2019 Fiscal Year Research-status Report

Vibration analysis of continua using substructure change and elimination methods

Research Project

Project/Area Number	18K04037
Research Institution	Kansai University
Principal Investigator	山田啓介関西大学, システム理工学部, 准教授 (80456798)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	モード解析 / 連成振動 / 連続体 / 干渉 / 曲げ波 / 振動絶縁
Outline of Annual Research Achievements	部分構造変更法・除去法を用いれば，連続体の振動を連続系のままで解析できることが分かっている．2019年度はこの方法をさらに発展させるための研究と，2018年度に提案した手法を生かした研究の二つに取組んだ．（１）内部に連続体構造物が設置された音場の連成振動解析　音場の内部に平板やはりなどの連続体構造物が設置された場合の連成振動を解析する方法として，部分構造合成法を用いる方法と，部分構造変更法を用いる方法の二通りを提案し，従来法を加えた三者を比較することによって提案手法の有効性を確認した．ここでいう従来法は，音場を連続体構造物の位置で分割することによって部分構造合成法のみを用いて連成振動を解析する方法である．また，部分構造合成法を用いる提案手法は，音場と構造を十分に剛な弾性体で結合することによって解析する方法であり，部分構造変更法を用いる方法は音場の一部の特性が構造物の特性に変更されたと見なして音場の運動方程式に構造物の特性を組み込む方法である．（２）干渉の効果を用いたはりの曲げ波の伝播量低減による振動絶縁　はりを伝播する曲げ波の一部を二点で反射させることにより，素通りする曲げ波と，余分に一往復する曲げ波とを干渉させ，伝播する曲げ波を低減する方法を提案した．曲げ波を反射させる方法として，はりの一部を分厚くする方法，二点に質点を付加する方法，二点に剛体を付加する方法の三通りを提案した．はりの一部を分厚くする方法は音響管の拡張型消音器にヒントを得た方法である．質点を付加する方法は，その並進のインピーダンスによって反射を生じさせる方法である．剛体を付加する方法は並進だけでなく，回転方向にもインピーダンスを付加することで，より多くの反射を生じさせることを狙った方法である．いずれも理論解析を行った上でシミュレーションと実験を通して提案手法の有効性を確認した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 全体としての研究の進捗は予定通りか，予定通りよりも少し進んでいる状況であるため，おおむね順調に進展していると判断した．以下に個別の研究項目の進捗状況について簡単にまとめる．（１）内部に連続体構造物が設置された音場の連成振動解析　音場と構造を十分に剛な弾性体で結合して解析する方法と，構造の特性を音場の波動方程式に組込んで解析する方法を提案したが，いずれの場合も実際には存在しない連成モードが計算上に生じる問題があり，今後はこの問題の解決に取り組む必要がある．（２）干渉の効果を用いたはりの曲げ波の伝播量低減による振動絶縁　はりの一部を分厚くする方法，二点に質点を付加する方法，二点に剛体を付加する方法ともシミュレーションと実験で有効性を確認したので，今後は論文の投稿に取組む予定である．上記のように（１）は課題を残してはいるが，全体としては順調に進展していると判断した．
Strategy for Future Research Activity	2018年度に，2020年度に実施する予定であった研究を実施したため，2020年度は2018年度に実施する予定であった研究を実施する．また，2019年度に開始した波動の干渉によって振動の伝達を低減する方法についても研究を推し進める予定である．
Causes of Carryover	当初の研究計画に対して追加して取り組み始めた研究があり，その研究は2020年度も継続する予定であるため，2019年度は可能な限り使用額を抑えて次年度使用額として残した．加速度センサやマイクロホン，スピーカー等を中心に，実験に関わる物品に使用する予定である．また，新型コロナウイルスの問題が継続しなければ，新潟で開催される国際学会と大阪府立大学で開催される国内学会に参加して，研究成果を発表する予定である．