2013 Fiscal Year Annual Research Report
ＭＲコンポジットを活用した革新的なスマートダンパの開発とその免震・制振への応用
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24360087
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中野 政身 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40147947)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸塚 厚 東北大学, 流体科学研究所, 技術専門職員 (40626313)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ＭＲ流体 / コンポジット / ＭＲダンパ / 可変減衰力 / 免震制御 / エラストマー / 積層ゴム / 摩擦力 |
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| Research Abstract |
ＭＲ流体多孔質コンポジットを活用したＭＲ可変減衰力ダンパの免震・制振システムへの応用と免震基礎アイソレータとしての可変減衰・剛性機能をもつスマート積層ゴムの開発を目的に、下記の研究を実施した。
１．ＭＲ可変減衰力ダンパの免震・制振システムへの応用
平成２４年度における開発したＭＲ可変減衰力ダンパを適用した１自由度免震系モデルの水平振動台試験の結果を踏まえて、本１自由度免震系モデルに適した最大減衰力(20kN→5KNに変更)を発生するＭＲ可変減衰力ダンパを新たに開発して、そのＭＲダンパとバネとで水平に可動な建築物に相当する物体（マス）を水平に支持した１自由度免震系モデルの水平振動台試験（連携研究者の清水建設のものを借用）を実施した。ＭＲ可変減衰ダンパの制御法として、疑似スカイフック制御や最適制御等を適用して、その効果を実験によって検討し、それぞれの制御法の免震効果を明らかにすることができた。今後、本免震系のモデルによる数値シミュレーションを援用して、制御法と免震効果についてより詳細検討を実施する予定である。
２．ＭＲゴムコンポジット及びＭＲエラストマーの創製・評価
可変減衰機能とアイソレータ機能を兼備する免震基礎アイソレータとしてのスマート積層ＭＲゴムを開発することを目的に、数μmサイズの強磁性体粒子をシリコーンゴムに分散して硬化させた硬さの異なるＭＲゴムコンポジットを粒子配向制御を適用して創製した。ダブルギャップ型レオメータを用いて往復せん断モードでの誘起せん断応力の特性を調べ、接触面との滑り状態での摩擦力の可変特性をコンポジットの硬さとの関連で詳細に把握することができた。さらに、PDMSをベースに数μmサイズの強磁性体粒子を分散して硬化させたＭＲエラストマーも創製し、磁場印加により主に弾性的な特性が大きく変化することから可変剛性機能をもつスマート積層ゴムへの応用の可能性を示すことができた。
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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
当初の平成２５年度の研究計画のとおり、本研究で水平振動台試験に使用している１自由度免震系モデルに適合した最大減衰力を発揮するＭＲ流体多孔質コンポジットダンパ（20KN→5kNに変更）を開発して、本改良ダンパを用いた一自由度免震系モデルの水平振動台試験を実施することができ、種々の地震波に対する各種制御法の免震効果について実験的に検討することができた。また、可変減衰機能とアイソレータ機能を兼備する免震基礎アイソレータとしてのスマート積層ＭＲゴムとして、シリコンゴムやPDMSをベースにして強磁性体微粒子を分散したＭＲゴムコンポジットやＭＲエラストマーを創製し、それらの可変減衰力特性や可変剛性特性を実験的に明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度実施したＭＲ流体多孔質コンポジットを活用したＭＲブレーキとボールネジとを用いた直動型のＭＲ可変減衰力ダンパを適用した１自由度免震システムの振動台による種々の制御法を適用した加振実験の結果を整理し、数値シミュレーションとの比較によって免震性能を評価して、開発したダンパの最適な制御法を確立する。
また、数μmサイズの強磁性体微粒子をシリコンゴムやPDMSに分散したさせたＭＲコンポジット（ＭＲエラストマー）を用いた可変減衰・剛性機能を有する積層ゴムアイソレータを開発し、建築構造物の免震・制振システムへの応用可能性について検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
ＭＲゴムコンポジット及びＭＲエラストマーを用いた免震用ゴムアイソレータの開発のための予算として次年度使用額が生じた。
次年度使用額は、平成26年度請求額と合わせ平成26年度の研究遂行に使用する予定であり、主にＭＲゴムコンポジットあるいはＭＲエラストマーシートを活用した免震用積層ゴムアイソレータの試作を行う。
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