橋梁スラブの衝撃応答に伴う衝撃音の伝播特性に関する基礎的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650534
• Research Institution: Daido Institute of Technology
• Principal Investigator: 水澤 富作 大同工業大学, 工学部, 教授 (60113081)
• Keywords: 衝撃音 / 衝撃音の発生機構 / 音響インテンシティ / 衝撃応答の発生機構 / 曲げ波の伝播特性

Research Abstract

本研究では、衝突を受ける橋梁スラブの衝撃応答に伴う衝撃音の伝播特性について、実験的および解析的に検討を行い、以下のような研究成果を挙げている。また、これらの内容の一部は、学会誌等に発表している。
(a)球体の衝突を受ける平板から生ずる衝撃音の発生機構と音響特性
精密騒音計と音響インテンシティメータを用いて、球体の衝突を受ける平板の衝突実験を行い、衝撃音は衝撃パルス音やパルス音に続く残留音として発生することを明らかにし、衝撃音の発生機構は、平板の材種(物性値)や周波数特性により、かなり異なった性状を示す。また、衝撃パルス音は、近接計測では平面波の性状を示すことも明らかにしている。さらに、衝撃音をスペクトル解析して求めた周波数と板の振動数との相関性が強く、衝撃音から、板の振動数が高い精度で推定できることを実験により確認した。
一方、音響インテンシテイメータを用いれば、球体の衝突を受ける板から発生する衝撃音の強さを表すインテンシティ分布が求められ、その分布特性は、板の振動モード形状に依存することを明らかにした。また、音響インテンシティ分布は、必ずしも音圧分布とは一致するとは限らないことも音響実験により確認している。
(b)平板の衝撃応答の発生メカニズムと曲げ波伝播特性
Herzの衝突理論とモーダル解析法を適用して、球体の衝突を受ける平板の衝撃応答解析を行い、衝突応答の発生メカニズムと曲げ波の伝播特性について検討を行った。これより、衝突中に発生するパルス応答、波動伝播に伴う応答や残留応答は、板の材種により、かなり異なった特性を示し、またパルス速度応答から求めた音圧値は、平面波の特徴を持つ衝撃パルス音と高い相関性が示されので、動的応答解析を適用すれば、衝突に伴う衝撃パルス音の大きさをある程度推定できることを明らかにしている.

Research Products

• [Publications] Mizusawa, T.: "Application of the spline element method to analyze vibration of skew Mindlin plates with varying thickness"Journal of Sound and Vibration. Vol.241. 485-501 (2001)
• [Publications] 近藤八重: "Spline要素法を用いた変断面性状を有する長方形木板の振動解析"応用力学論文集. Vol.4. 183-194 (2001)
• [Publications] 近藤八重: "粘弾性直交異方性Mindlin板の振動解析と損失正接について"土木学会第56回年次学術講演会講演概要集. I-B234. 468-469 (2001)
• [Publications] 近藤八重: "鋼球の衝突を受ける板の衝撃応答の発生メカニズムと曲げ波の伝播特性"土木学会第56回年次学術講演会講演概要集. I-31. 61-62 (2002)
• [Publications] 滝沢宣人: "平板から発生する衝突音に関する基礎的研究"平成13年度土木学会中部支部研究発表会講演概要集. I-18. 35-36 (2002)
• [Publications] 河原田 豊: "鋼球の衝突を受ける平板から発生する衝突音の音響インテンシティの分布特性"平成13年度土木学会中部支部研究発表会講演概要集. I-17. 33-34 (2002)