2016 Fiscal Year Annual Research Report
Sensitivity Analysis for Structural Modification for Reduction of a Sound or Vibration Peak in Time History Data
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15H03939
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
吉村 卓也 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (50220736)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 振動騒音低減 / 時刻歴応答 / 感度解析 / 構造変更 / モード解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は機械の稼働状態の振動騒音を低減させるための感度解析方法を提案している．感度解析とは構造特性をわずかに変化させた時の応答量の変化を微分係数として表したものであり，これにより有効な構造対策箇所を絞り込むことができる．
1] ひずみ計測に基づいた感度解析を実施し，曲げ剛性に関する感度解析を行った．まずは振動騒音の着目点の加速度応答に着目し，その応答を低減させるために，ひずみ測定の情報を活用し，曲げ剛性の感度解析を実施した．まずは妥当性を確認するために周波数領域で感度解析を行い，質量付加の効果ならびに剛性付加の効果を評価することにより，適切な補剛箇所を絞り込むことに成功した．この有効性が確認できれば，時間領域でも同様の効果が期待できるため，今後は時間領域における効果確認を継続して行う予定である．
2] 感度解析により構造物の質量，剛性，減衰に関する感度を得ることができる．主要な寄与と考えられる質量と剛性に着目し，感度解析結果を構造物各部位の寄与とみなして振動のメカニズムを解明する手法について検討を進めた．検討例では，有限要素法(FEM)により作成された数値解析モデルと実験計測により得られる実構造物において，この寄与を比較することにより，数値モデルの推定精度悪化要因を検討した．これにより，数値モデルの精度悪化要因をある程度絞り込むことができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現時点までに達成された内容を以下にまとめる．
(1)周波数領域の感度と時間領域感度の関係性の確認，(2)ひすみ計測に基づいた曲げ剛性付加感度解析の有効性の確認，(3) 未知入力に対する振動騒音低減法の有効性の確認，(4)感度を構造物の寄与考える方法の有効性確認 等が成されている状況である．
このうち，(2)については周波数領域での有効性が確認されており，時間領域への適用はこれからだが，(1)の検証結果から周波数領域と時間領域の感度の関係が確認されているため時間領域のピークへの適用性については基本的な問題は無いものと考えている．また(4)からは感度解析と寄与の関係を理解することが，構造設計に有用であるとの知見も得られつつあり，研究は概ね順調に推移していると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度(2016年度)の検討では，ひずみ計測に基づいた時刻歴の感度解析を行う予定であったが，未知な特性を持った入力対する応答低減の方法について検討を進めた．これにより，未知入力に対する適用可能性について見通しを得ることができたため，今年度はひずみ応答に着目した時刻歴応答のピーク低減のための感動解析を検討する．ひずみ応答のピーク低減を達成することは，疲労耐久性能等の観点から機械設計上大変重要である．
また第二には，感度解析により構造物の質量，剛性，減衰に関する感度を得て，これから構造物の各部位の応答量に対する寄与を評価することを計画した．質量，剛性に関する感度を得ることは容易であったが，減衰に関する評価をするには至らなかったため，今年度は減衰をも含めた感度を評価することを試みる．これにより，減衰材の適正な配置による構造対策案にもつながるもの期待される．
また，本研究で提案している時刻歴感度解析は逆フーリエ変換を用いて，周波数領域で得られる感度特性を時間領域に変換して評価するものである．ここでは必然的にフーリエ変換に伴う誤差を考慮する必要があると言える．そこで，本年度は(逆)フーリエ変換における誤差の影響を検討し，提案する方法で得られる感度の誤差を定量的に評価することも併せて検討する．
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