第一壁構造物に生じる電磁・構造連成変形と強度評価パラメータの研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07680542
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 堀江 知義 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (40229224)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中垣 通彦 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (90207720)
• Keywords: 磁気減衰 / 電磁構造連成 / 連成問題 / 核融合炉 / 第一壁 / 有限要素法 / 連成強度パラメータ / 連成振動

Research Abstract

本研究は,電磁・構造連成振動現象のメカニズム及び支配パラメータを実験と解析から解明するものであり,1.磁場中における電磁・構造連成振動実験において,磁場の強さや方向と,固有角振動数の変化量および減衰定数との関係を調べる,2.実験体系に対して有限要素法による動的連成解析を行い,固有値の変化量と実験で得られた測定量の変化を調べ,連成の強さを表わすパラメータを決定する,3,得られたパラメータについて,剛性,板厚,密度,磁場の強さや方向などへの依存性を明らかにし,電磁・構造連成振動時の強度評価方法を確立することを目的として実施し,以下の成果が得られた.
1.電磁・構造連成振動実験 磁場中においてアルミニウムや銅の薄板の振動実験を行い,レーザ式変位形による変位波形と動ひずみ測定によるひずみ波形から,電磁・構造連成にともなう固有角振動数の変化,減衰定数などを測定した.電磁構造連成による磁気減衰の強さと,磁場の方向・強さや薄板のヤング率・板厚・板幅・長さ等との関係は,インダクタンスの影響により指数関数からはずれた複雑な挙動を示すことが明らかとなった.
2.連成パラメータについての検討 有限要素法による連成固有値解析および理論的検討を行い,連成による固有値変化量,減衰定数,磁場中での固有角振動数の変化などの諸量の間の関係や依存性の式を理論的に求めた.
3.強度評価パラメータの決定および検討 実験および解析の両結果に基づき,電磁・構造連成の強さを表わすパラメータとして連成強度パラメータを提案し,この値によって磁気減衰現像が一意的に表されることを確認した.
今後の課題としては,トカマク装置の第一壁構造物の様な複雑な形状における確認試験および解析の妥当性の検討,磁気減衰を考慮した第一壁構造設計基準の作成を行う必要がある.

Research Products

• [Publications] 堀江知義: "連成固有値に基づく平板たわみ問題の磁気減衰挙動評価" 日本AEM学会誌. 4. 40-45 (1996)
• [Publications] T.Horie: "Coupling Intensity Parameter and its Dependence for Magnetic Damping Problem" JSAEM Studies in Applied Electromagnetics. 4. 61-68 (1996)
• [Publications] T.Horie: "Electromagnetic and Structural Coupled Analysis with the Effect of Large Deflection" IEEE Trans.on Magnetics. (in Press).
• [Publications] T.Horie: "Parallel Electromagnetic-mechanical Coupled analysis using Combined Domain Decomposition Method" IEEE Trans.on Magnetics. (in Press).
• [Publications] 堀江知義: "磁気減衰振動問題における連成モード合成法" 日本機械学会論文集C編. (印刷中).