モードの局在化を利用した振動低減のメカニズム解明と設計指針の構築

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26420168
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 森 博輝 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50451737)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長嶺 拓夫 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (00323379) ; 佐藤 勇一 埼玉大学, その他部局等, その他 (30134828)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 振動低減 / 局在化

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，振動モードの局在化が発生すると振動エネルギーが特定部位に集中することを利用して，振動エネルギーをダンパ位置に集中させることによる効率的な振動低減法の構築を目指している．
本年度は，局在化による振動低減のメカニズムについて調べるために，実モード解析を行い集中質量が１次モードのモード質量およびモード減衰に及ぼす影響について調べた．自由振動の低減における減衰の速さは固有値の実部の値で表され，これが小さいほど（負であり絶対値が大きいほど）振動は速やかに減衰する．実モード解析によれば，固有値の実部はモード減衰とモード質量の比に比例するが，モード減衰は分布減衰に起因する項とダンパ（集中減衰）に起因する項の和で表されるため，固有値の実部は分布減衰に起因する成分とダンパに起因する成分とに分離することができる．このうち，分布減衰に起因する成分の値は集中質量の増加とともに（局在化が強く現れるとともに）単調に零に近づくが，ダンパに起因する成分の値は負の側に絶対値が大きくなった後で零に近づくことがわかった．
計算において実モードはダンパ設置位置の変位によって正規化されており，その値は集中質量の大きさによらず一定であるため，このようなダンパに起因する固有値実部の変化はモード質量の変化に起因する．そこで，集中質量の増加にともなうモード質量の変化を調べたところ，集中質量に起因する成分は増加するが，分布質量に起因する成分は減少していき，それらの和は減少した後で増加することがわかった．したがって，局在化の発生による減衰性能の向上は，ダンパによる減衰の付加および集中質量によるモード質量の減少が同時に実現されることに起因していると考えられる．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

上述のように，自由振動における振動低減メカニズムについては明らかになりつつある．強制振動についても解析を行い，局在化の発生とともに振幅が減少する原因を明らかにする必要があるが，計算ツールは整備されていることから順調に進むものと考えている．

Strategy for Future Research Activity

今後は，局在化の発生による強制振動の応答低減について解析を行う．さらに，振動低減のための最適な付加質量およびダンパ減衰係数の関係を明確化することを目指す．