| 研究概要 |
コイルばねの合理的設計のためにはピッチ角と端末条件を考慮した解析が必要である. 近年この解析には有限要素法の適用が試みられ, そ有効性が認められている. しかしコイルばねの有限要素解析では, 解析の基礎となるバネ要素内変位表示式, すなわちばね要素の形状関数を得るためにコイルばねの静的平衡方程式を解く面倒な数式計算が必要な上, この形状関数をもとにばね要素の要素マトリックスを誘導するためには数値解析とプログラム法について熟知していなければならないため, コイルバネの設計計算に有限要素法を適用するには若干の問題がある. そこで本研究ではこの問題を解決するために, ばね要素の形状関数を求め, ばね要素マトリックスを誘導する計算過程を数式処理システムREDUCEによって行うことを試みた. 数式処理システムはデータ構造上の問題点として多量のメモリーを必要とするので, 結果が複雑になり易いばね要素マトリックスを求める数式積分には処理法に特別な配慮が必要である. 本研究では三角関数を含む関数の積分に対するアルゴリズムを新たに開発しこの問題に対処するとともに, 数式処理結果をファイルを介してマトリックス演算用の数値処理プログラムと結合してコイルばねの動特性, 応力特性解析の効率化を図った. さらに本研究ではこの解析の応用としてコイルばねの横不安定性をコイルばね固有振動数の面から検討し, 伸縮モードの固有振動数が曲げモード固有振動数の2倍に近い場合に横不安定性が顕著であるとの結果を得た.
|
