2020 Fiscal Year Research-status Report

線形理論にもとづく補正法を用いたベンダーエレメント法の適用限界の拡張

Research Project

Project/Area Number	18K04342
Research Institution	Akita University
Principal Investigator	荻野俊寛秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (80312693)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田口岳志秋田大学, 理工学研究科, 助教 (00452839)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	ベンダーエレメント / モード解析 / セルフモニタリング
Outline of Annual Research Achievements	レーザー変位計を用いた多点計測によってベンダーエレメントの振動を面的に観測したところ，これまで仮定されていた振動特性よりもはるかに複雑な特性であることがわかった。具体的には，ベンダーエレメントは単純な片持ち梁の長さ方向の曲げ変形ではなく，2つの固有振動を持つ2自由度系の振動特性を示した。1次モードでは長さ方向の単純曲げ，2次モードでは幅方向の曲げ変形が卓越した。その結果，2次の固有振動数付近で駆動した場合，ベンダーエレメントは羽ばたくような振動をしおり，これが受信波形に大きな乱れを与えていることがわかった。2020年度はこのことをまとめ，Soils and Foundations に投稿し，1月に採択された。このことから，申請者が当初想定していた「試験装置全体の伝達関数からベンダーエレメントの振動特性を取り除く」ためには，ベンダーエレメントの振動特性を多自由度系としてモデル化する必要があることが明らかとなった。セルフモニタリングのフィードバック信号からの情報からこれをモデル化するのは容易ではないため，ベンダーエレメントが片持ち板状に固定されていることから，片持ち板の振動理論の解析解を利用して，多自由度系のモード解析によってモデル化をおこなうことを目指すこととした。レーザー変位計で測定した実験結果をモード解析によって級数近似したところ，おおむねよく近似できることを確かめ，応用力学シンポジウムにて発表を行った。この成果を応用力学論文集に投稿するため，現在論文執筆中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究実績の概要で示したように，ベンダーエレメントの振動特性は当初想定していたよりも複雑であることがわかったため，当初計画を変更しているが，片持ち板の振動理論とモード解析によって振動特性をモデル化することができれば，当初の目的を達成することができるものと考えている。
Strategy for Future Research Activity	いくつかの異なる寸法や構造を持つベンダーエレメントについて，振動特性を測定し，固有振動数とモード形状の関係を確かめる。その上で，片持ち板の振動論を適用し，モード解析によって振動特性をモデル化する。
Causes of Carryover	新型コロナウイルスの影響で出張や実験が制限されたため。次年度の使用予定としては論文掲載料や新たに発生した実験計画の実現にむけて使用する。