機械力学的視点で連続体を伝播する波動に着目した振動・騒音制御
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21K03956
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
山田 啓介 関西大学, システム理工学部, 教授 (80456798)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 波動 / 能動制御 / 騒音制御 / 進行波 / 振動解析 / モード解析 / 無反射境界 / コムフィルタ / 振動制御 / 音波 / 曲げ波 |
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| Outline of Research at the Start |
機械の軽量化や，内燃機関のモータへの置きかえ等により，振動や騒音に対する要求はさらに厳しくなっている．従来の振動・騒音の制御では共振や共鳴を抑える発想で対策されることが多かったが，この延長では振動・騒音低減のブレイクスルーは困難であると考えられる．共振や共鳴は定在波が増幅することに他ならないが，本研究では定在波が生じる前の進行波に着目し，機械力学的な立ち位置で波動の干渉により振動や騒音を相殺する新しい方法を提案する．そもそも定在波が生じない状態を目指すことにより，従来よりも大きな振動・騒音低減効果が得られる可能性がある．
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間的・時間的差分を用いた進行波の抽出と生成
一次元音場と見なせる音響管内を伝播する音波を能動的に制御音で相殺する方法として，能動騒音制御がある．能動騒音制御では参照マイクロホン，誤差マイクロホン，制御器，制御用スピーカーが用いられる．本研究では，誤差マイクロホンは使用せず，二つの参照マイクロホンと二つの制御用スピーカーを用いることで騒音の前進波のみを抽出し，制御音としても前進波のみを生成することで制御音のフィードバックによる系の不安定化が起こらない制御手法を研究している．前年度はフィードバック型コムフィルタを用いる手法を研究したが，この方法では理想的に制御できる周波数が決まっており，その周波数から離れるほど騒音低減効果が低下する問題があったため，今年度は空間的・時間的差分を用いた方法を新たに提案した．本手法において，空間的差分と時間的差分はそれぞれの微分の代用である．これらを組み合わせることにより，原理的には周波数に関係なく，二つのマイクロホンで前進波を抽出でき，また，二つの制御用スピーカーで前進波を生成できるが，実際には微分ではなく差分であるため，近似的に微分と見なせる範囲では周波数を選ばない方法となっている．理論的に差分の影響を整理し，シミュレーションと実験を通して提案手法の有効性を確認した．本手法は，進行波の抽出あるいは生成のみを他の騒音制御手法に適用することも可能であり，汎用性が高い方法である．
また，一次元音場とはりの曲げ振動を対象として，モード解析を用いた振動解析手法の確立も進めた．どちらの場合も高次の剰余モードの影響を考慮する方法と，境界に任意のインピーダンスを設置した場合の解析手法を確立した．また，音場に関しては音場の内部にインピーダンスを設置した場合の振動解析手法を確立した．
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
