フレキシブル・マルチボディ・ダイナミクスを用いたコルゲーション現象の解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450091
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 須田 義大 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (80183052)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 曄道 佳明 上智大学, 理工学部, 助教授 (50262118)
• Keywords: マルチボディシステム / フレキシブルビーム / 連成振動 / 大変形 / 移動質量 / レール / 弾性支持 / 非線形有限要素法

Research Abstract

本研究の目的は、レールや転がり軸受に発生するコルゲーション現象を念頭にして、力学モデルを構築し、接触問題の解明のための物理モデルを検討することである。鉄道レールでは、多くの枕木と弾性体であるレールが締結された構造を持っており、転がり軸受においても同様に、柔軟体を含むマルチボディ・システムとなっている。そこで、フレキシブル・マルチボディ・ダイナミクスの手法を用いて力学モデルを構築し、コルゲーション現象の解析、解明を行う。
本年度は、次の2点について行い、以下の成果を得た。先ず、現有設備である2つの車輪を転がり接触させる回転試験機を用いた試験を行い、実験的に現象の解明を進めた。本年度は、試験機の力学モデルの同定に成功し、数学モデル構築に対する基礎が固まった。
さらに、弾性レールが枕木で不連続に支持され、その上を車輪が転がる状態を、フレキシブル・マルチボディ・システムとしてモデル化を行った。線形有限要素法および非線形有限要素法による解析手法を構築し、その差異などを検討した。また、構築したモデルの有用性を検証するために、新たな試験装置を現有設備を利用して製作した。製作した実験装置による試験結果と解析結果を比較し、モデルの妥当性を検証した。

Research Products

• [Publications] 堀江・生田・曄道・須田・大野: "コルゲーションが発生したレールを走行する車輪の運動解析" 日本機械学会第75期通常総会講演論文集,(1998-4),93-94.No.98-1. 93-94 (1998)
• [Publications] 生田・曄道・須田: "車輪とレールの連成振動問題における定式化手法について" 日本機械学会第7回交通・物流部門大会講演論文集. No.98-37. 329-333 (1998)
• [Publications] 生田・曄道・須田: "移動質量を伴うフレキシブル・マルチボディ・ダイナミクスの基礎的研究" 日本機械学会機械力学・計測制御講演論文集. (発表予定). (1999)