2019 Fiscal Year Annual Research Report
Prevention of Low Frequency Vibration in a Vibroimpact System
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17K06230
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
森 博輝 九州大学, 工学研究院, 准教授 (50451737)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 孝広 九州大学, 工学研究院, 教授 (80136522)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 振動機械 / 衝突 / 低周波振動 / 制振 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は，周期加振による衝突振動を利用した振動機械で発生する低周波振動を効率的に防止する手法の構築である．対象のモデルとして，床からばねで支持された質量（下質量）に周期加振力が作用し，その上にもう一つの質量（上質量）が自由に飛び跳ねることのできる状態で置かれた2自由度系に対してばねと質量で構成される動吸振器を付加した3自由度系を取り扱った．このモデルは区分線形系であることから，周期解およびその安定性に対する解析的な検討が可能であるという特長をもつ．
まず，動吸振器を設置していない2自由度系の周期解とその変分に着目した解析を行い，低周波振動の振動数はホップ分岐に対応する変分の状態遷移行列の特性根から求められる振動数とよく一致しており，低周波振動はホップ分岐に起因する周期解の不安定化により生じることを明らかにした．さらに，動吸振器を付加した系の解析を行い，周期解の安定性に対して動吸振器の固有振動数および減衰比が及ぼす影響を調べた．その結果，動吸振器の設置により周期解の不安定化を防止することが可能であり，動吸振器の固有振動数および減衰比にはいずれも最適値が存在することがわかった．
さらに，解析の妥当性について検証するために，回転自由度をもつ2個の剛体に対して板ばね，質量および減衰材からなる動吸振器を取り付けた装置を用いて実験を行った．低周波振動が発生する条件について実験的に調べた上で，装置に対応する運動方程式の解析を行い周期解の安定判別を実施したところ，両者の結果はよく対応しており解析の妥当性が確認された．
これらの結果から，衝突振動システムをモデル化した上で周期解の変分に対する状態遷移行列を求め，ホップ分岐を発生させる特性根が最も安定となるように動吸振器の最適設計を行うことにより，低周波振動の効率的な防止対策が可能であることがわかった．
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