表面振動データによる3次元構造物内部の振動エネルギー・フロー推定法の開拓

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450034
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 上羽 貞行 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (90016551)
• 研究分担者: 小池 義和 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (30251672) ; 中村 健太郎 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (20242315)
• キーワード: 振動インテンシティ / 騒音・振動制御 / 固体伝搬音 / 有限要素法 / 特異値分解 / エネルギー・フロー / 振動分布推定 / 逆問題

研究概要

近年、固体中を伝わる固体伝搬波の経路把握可能な計測法の確立が早急に望まれている。振動インテンシティベクトルを計測することにより、固体波の伝搬経路を把握・可視化することが可能となるが、任意の測定点において応力6成分と振動速度ベクトル3成分の測定が必要となり、必要な全てのデータの測定が困難な場合が多い。本研究課題の目的は、従来、不可能であった肉厚構造物内部のSIベクトル分布の計測法の確立を目指す。
提案する振動インテンシティベクトル計測法は、最初に測定対象を有限要素モデル近似し、有限要素法(FEM)を用いて得られる演算子と測定された構造物表面の振動データを用いて、強制振動解析の逆問題を解く。そして、得られた構造物全体の振幅、位相分布を、FEMで用いた形状関数によりへ便を行い、応力分布を求め、振動インテンシティ・ベクトル分布を推定するというものである。
本年度は、以下の研究成果を得ている。
(1)シミュレーションにより計測結果の精度と必要となる測定定数の関係を明らかにした。
(2)シミュレーション実験の結果、測定点数は駆動点数の10〜20倍程度必要なことを明らかにした。
(3)超音波領域の振動体にも適用した。
(4)波長程度の広がりを持った放射面に、水負荷を与えた場合のSI計測を行い、SIベクトルを得ることに成功した。
以上の成果より、任意の構造体に適用可能なSIベクトル計測法の実現に、ある一定の成果を得ることに成功した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Koike,C.Aramaki,K.Nakamura and S.Ueha: "FEM aided structural intensity measurement method for thick bodies"Proceedings of 16th ICA and 135th Meeting of ASA (Seattle, USA). 2371-2372 (1998)
• [文献書誌] Y.Koike,C.Aramaki,K.Nakamura and S.Ueha: "FEM aided structural intensity measurement method and its application on thick bodies"Proceedings of Inter-Noise 98 (Christchurch, Bew Zealand). No.94-11 (1998)
• [文献書誌] 平泉啓、小池義和、中村健太郎 上羽貞行: "複雑な構造物中の振動インテンシティ計測-表面振動データと有限要素法による肉厚構造物の振動インテンシティ計測(IV)-"日本音響学会平成10年度秋季研究発表会講演論文集. 757-775 (1998)
• [文献書誌] 平泉啓、小池義和、中村健太郎 上羽貞行: "過渡的な振動現象への拡張-表面振動データと有限要素法による肉厚構造物の振動インテイシティ計測(V)-"日本音響学会平成11年度春季研究発表会講演論文集. 657-658 (1999)
• [文献書誌] 平泉啓、小池義和、中村健太郎 上羽貞行: "表面振動データと有限要素法による肉厚構造物の振動インテンシティ計測"VS Tech'99 振動・音響新技術シンポジウム講演論文集. 757-758 (1999)
• [文献書誌] 小池義和、平泉啓、堺淳、中村健太郎、上羽貞行: "表面振動データと有限要素法を用いた超音波振動工具のパワーフロー計測"第20回超音波エレクトロニクスシンポジウム予稿集. 213-214 (1999)