| 研究概要 |
実験データを用いた構造変更シミュレーションにおいては,測定の困難さから測定できる自由度と構造変更要素の自由度との整合性が取れない,高次モードの情報が利用できないなどの問題点がある。本研究では,未測定点(自由度)の振動モードおよび剰余剛性の推定法を提案し,それらの推定法を組み込むことで,構造変更要素として有限要素法で用いられるモデリング要素の利用可能な構造変更シミュレーション法を開発することを目的とした。
最初に,モード拡張法を用いて未測定点の振動モードを推定する方法について検討した。その結果,次のことが明らかになった。未測定点の振動モードを推定する解析モデルとしては,構造全体をモデル化する必要はなく,未測定点を含む部分モデルで推定可能である。その境界条件は,設定が容易な周辺自由で十分である。実験データとして与える振動モードの測定点数が少ない場合は,多くのモードを重ね合せると推定精度が悪くなる。最も推定精度が高くなるときの重ね合せるモードの数は,部分モデルのモード行列の条件数の変化から決めることができる。
次に,モード拡張法を拡張し,未測定点の剰余剛性を推定する方法について検討した。その結果,振動モードと同様に部分モデルの振動モードの重ね合せで剰余剛性が推定可能であるが,振動モードに比べて剰余剛性の推定精度,特に回転自由度の推定精度が低くなることがわかった。
最後に,モード拡張法を組み込んだ構造変更シミュレーション法の予測精度について検討した。適用例として,薄板構造物にL型鋼を取り付けるリブ補強間題を取り上げ,予測精度を調べた。その結果,補強リブが測定点以外の位置に取り付けられた場合でも,提案した構造変更シミュレーション法を用いることで精度よくリブ補強後の固有振動数が予測できることがわかった。したがって,本研究で開発した構造変更シミュレーション法の有用性が検証できた。
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