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柔軟な構造を用いた免制震システムに関する研究

Research Project

Project/Area Number 21656135
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Building structures/materials
Research InstitutionHiroshima University (2010)
Kyoto University (2009)

Principal Investigator

大崎 純  広島大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40176855)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywords免震構造 / 最適化 / コンプライアントメカニズム / スナップスルー / 釣合い経路
Research Abstract

柔軟な構造を用いた免制震システムを最適化によって実現するため,本年度は以下のような成果を得た。
1.釣合い経路を指定した柔軟なメカニズムを,精密機器を支持する支承に設置し,上下方向のホワイトノイズや周期外乱の入力に対する応答加速度を低減できることを示した。また,ダンパーを並列に設置することにより,より大きい応答低減効果があることを示した。
2.上記1の上下方向免震構造に対して設計応答スペクトルに適合する地震波(告示波)を入力し,時刻歴応答解析動的解析を実行することにより,地震時の応答加速度や相対変位が低減できることを検証した。これによって,積層ゴムなどの特別な材料を用いずに,柔軟構造によって免震機構を設計することができ,材料の劣化とは無関係なロバストな免震構造を実現できた。
3.スナップスルーによって変形速度が増幅される現象を利用して,マスダンパーの変形抑制効果を向上させるため,バネを多自由度系でモデル化し,バネ剛性や質量分布をパラメトリックに変化させて検討した。また,スナップスルーを実現する柔軟な部材の剛性パラメータと幾何学的形状をパラメトリックに変化させて,さまざまなレベルの正弦波や地震波を入力して減衰効率を検討した。さらに,ダンパーの性能に大きく関係するパラメータを特定し,最適化手法によってパラメータをチューニングするための発見的最適化手法を提案した。
4.上記のマスダンパーを用いると,複数のモードが卓越する場合の応答や,上下と水平方向成分を同時に考慮した時の応答を,効率よく低減できることを示した。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2010 2009

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] 柔な構造による免震デバイスモデルのトポロジー最適化2010

    • Author(s)
      木下拓也, 大崎純
    • Journal Title

      日本建築学会構造系論文集 75

      Pages: 113-119

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Topology optimization of compliant mechanisms for vertical seismic isolation of spatial structures2009

    • Author(s)
      T.Kinoshita, M.Ohsaki, T.Nakajima
    • Journal Title

      J.Int.Assoc.for Shell and Spatial Struct. 50(2)

      Pages: 167-178

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of bistable compliant structures from truss mechanism2009

    • Author(s)
      木下拓也, 大崎純
    • Journal Title

      J.Computational Science and Technology, JSME 3(2)

      Pages: 417-425

    • NAID

      130000130327

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 柔構造のトポロジー最適化による上下方向免震装置の設計2010

    • Author(s)
      中嶋拓, 大崎純, 木下拓也
    • Organizer
      Dynamic and Design Conference 2010,日本機械学会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京田辺市)
    • Year and Date
      2010-09-15
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Topology optimization of compliant mechanisms with sequentiany connected units2009

    • Author(s)
      木下拓也, 大崎純
    • Organizer
      Int.Conf.Computational Design in Eng.(CODE2009)
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2009-11-04
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 柔な構造による免震デバイスモデルのトポロジー最適化2009

    • Author(s)
      木下拓也, 大崎純
    • Organizer
      日本機械学会第22回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      金沢
    • Year and Date
      2009-10-04
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 柔構造のトポロジー最適化による免震装置の設計2009

    • Author(s)
      中嶋拓, 大崎純, 木下拓也
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2009-08-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Topology optimization of compliant mechanisms for seismic isolation of spatial structures2009

    • Author(s)
      T.Kinoshita, M.Ohsaki, T.Nakajima
    • Organizer
      9th Asian Pacific Conf.on Shell and Spatial Struct (APCS 2009)
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2009-05-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2016-04-21  

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