磁気浮上を利用した慣性力バランス型高精度非定常空気力測定に関する研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16656137
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 久保 喜延 九州工業大学, 工学部, 教授 (70093961)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂本 哲三 九州工業大学, 工学部, 教授 (90170612) ; 木村 吉郎 九州工業大学, 工学部, 助教授 (50242003) ; 加藤 九州男 九州工業大学, 工学部, 助手 (60039138)
• Keywords: 非定常空気力 / 慣性力 / 空力弾性振動 / 測定法

Research Abstract

橋梁の耐風性能を検討するには、非定常空気力を測定する必要があるが、従来無風時の空気力を無視した測定法が一般的に行われており、これまでに真の空気力の把握を安価な方法で行うことができなかった。そこで、慣性力をバランスさせるという新しい考え方で無風時の空気力をも測定できる安価な手法を本研究で提案した。その場合、従来の手法では、模型の取り付け部を人力で締め付けることを行っていたため、締め付け時に慣性力のバランスが崩れることになった。そこで、締め付け部を磁気浮上式にすることで、人力による締め付けをしない方法にすることにし、その開発を行ってきている。現在のところ、磁気コイルを巻き、磁気浮上制御システムを作るところまで行ってきている。平成17年度内での研究で、磁気浮上状態での非定常空気力測定を行い、測定された空気力を用いて応答の推定を行い、ばね支持模型の応答と比較することにより、測定精度の検討を行うことで研究を完成させる予定である。その場合、問題点が解決された段階で、種々の橋桁の空気力を測定して開発された装置の完成度を高めることにしている。
また、平成16年度は、磁気浮上式を用いない方法についても検討を行った。取り付け部を電磁石で固定する方法である。この方法は、取り付け時のバランスの撹乱という観点からすると、磁気浮上式よりも撹乱する度合いが高いが、人力による締め付けによって発生するバランスの撹乱よりも格段に撹乱の度合いが低いものと考えられる。その結果、人力での締め付け方法で測定された空気力に比較して、格段の精度の向上が図られた。その主な点は、(1)無風時の空気力を精度よく把握できたこと。(2)人力による締め付け方法による測定では、送風時における非定常空気力の変位に対する位相差において正負が反転することが生じたり、-180度付近になったりすることが生じたりして、位相差における精度の保証ができなかった。それに対して、電磁石固定式の場合は、磁気浮上式ほどではないと推測するが、理論値における位相差の挙動と似通ったものとなっており、信頼性の高い測定結果を得ることができている。したがって、磁気浮上式による手法の完成度を高めると同時に、電磁石固定式の精度も更に向上させることが平成17年度の目標である。
これらの成果については、平成16年度中の発表はできなかったが、平成17年度の土木学会年次大会での発表、17年度末に開催される第52回構造工学シンポジウムの論文集への投稿を予定している。