1998 Fiscal Year Annual Research Report
工作機械の動剛性に関連する多自由度非線形系の特性解析に関する研究
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10650123
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
佐藤 壽芳 中央大学, 理工学部・精密機械工学科, 教授 (10013103)
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| Keywords | 工作機械構造 / 接合部特性 / 履歴非線形特性 / モード解析法 / 動剛性 / 周波数応答特性 / 多自由度運動方程式 / 加工精度 |
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| Research Abstract |
工作機械では要素構造が結合され本体を構成し、加工点に於ける変位を精度として保持する機能が剛性として評価されてきた。また、結合部はボルト等の他、軸受のように僅かな空隙を配置する方法が採られ、剛性の低下や荷重によるばね定数の変化を例とする非線形特性を有することが早くから指摘されてきた。しかし、モード解析法は動剛性解析の手法として用いられてきているが、実機では非線形特性が含まれる場合が多いにも拘わらず、近似的であってもこれに対する有効な手段がないままに経過している。本研究課題では、非線形特性の入出力周波数の関係として、出力の基本周波数のみに注目する関係、記述関数の表示を用い、非線形特性が複数含まれる場合を含め、運動方程式と連立して構造系の周波数応答特性を求める手法を提示している。これによって、非線形特性を含む構造系の近似的なモード解析を可能としている。開発した手法は、構造物一般を対象できるものである。しかし、振動特性が基本的に重要とされる構造の領域からではなく、変位の拘束を重視する工作機械構造の特性評価の必要性から展開されたことは研究開発のあり方の問題として留意されてよい。
今年度は、荷重の負荷、抜重に対し、履歴特性を示す場合について、1自由度系、多自由度系の運動方程式の定式化、多自由度系の場合に必要となる多元連立非線形方程式の解法の定式化、これを数値計算例に適用し、周波数応答特性を求めること、梁構造の支持に履歴特性を模擬するウレタン樹脂を用いて実験的に周波数応答特性を求め対比すること等を試みている。履歴特性を有する非線形特性を含め系の周波数応答特性の場合、位相特性の適切な表示法を考慮する必要のあることを課題として示している。軸受け隙間に対応する要素を含む系の特性評価、実機に対するモードパラメータの同定等を引き続いての課題とする。
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