フレキシブル・マルチボディ・ダイナミクスを用いたコルゲーション現象の解明

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450091
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 須田 義大 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (80183052)
• 研究分担者: 曄道 佳明 上智大学, 理工学部, 助教授 (50262118)
• キーワード: マルチボディシステム / フレキシブルビーム / 連成振動 / 大変形 / 移動質量 / レール / 弾性支持 / 非線形有限要素法

研究概要

本研究の目的は、レールや転がり軸受に発生するコルゲーション現象を念頭にして、力学モデルを構築し、接触問題の解明のための物理モデルを検討することである。鉄道レールでは、多くの枕木と弾性体であるレールが締結された構造を持っており、転がり軸受においても同様に、柔軟体を含むマルチボディ・システムとなっている。そこで、フレキシブル・マルチボディ・ダイナミクスの手法を用いて力学モデルを構築し、コルゲーション現象の解析、解明を行う。
昨年度は、弾性レールが枕木で不連続に支持され、その上を車輪が転がる状態を、フレキシブル・マルチボディ・システムとしてモデル化を行った。さらに弾性レールが大変形した場合を考慮するためにAbsolute Nodal Coordinate法を用いて計算を行った。また構築したモデル、Absolute Nodal Coordinate法を用いて計算の有効性を確認するために、現有装置を利用して新たな実験装置を作製し、実験により検証した。
本年度は、軌道構造や軌道側の振動問題からコルゲーション現象の解明・防止対策を検討することを念頭におき、昨年構築した弾性支持された梁のモデルを利用して、移動質量の速度による影響、梁単体の剛性、弾性支持剛性による影響を数値的に検討した。さらに昨年作成した実験装置を用い実験によりそれぞれの影響について検証実験を行った。これにより、弾性支持された柔軟レール上を移動質量が移動する場合の動特性とレール剛性、支持剛性の関係の基礎的知見を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] 生田敏,曄道佳明,須田義大: "移動質量を伴うフレキシブル・マルチボディ・ダイナミクスの基礎的研究"機械力学・計測制御(D&D'99)講演論文集(Vol.A). 99-7. 205-208 (1999)
• [文献書誌] 植草昌彦,曄道佳明,須田義大: "移動質量を伴うフレキシブルマルチボディダイナミクスの基礎的検討(軌道支持剛性の影響)"1999年度年次大会講演論文集(II). 99-1. 117-118 (1999)
• [文献書誌] 須田義大,小峰久直,岩佐崇史,曄道佳明: "滑りを伴ったコルゲーションの発生・成長機構に関する研究(コルゲーションシュミレ-タの同定試験と発生・成長機構の考察)"機械力学・計測制御(D&D'99)講演論文集(Vol.B). 99-7. 650-653 (1999)
• [文献書誌] 須田義大,奥村幹夫,岩佐崇史,小峰久直,曄道佳明: "レール波状摩耗の発生原因と対策に関する研究"鉄道力学論文集-シンポジウム発表論文. 3. 41-46 (1999)
• [文献書誌] 須田義大,小峰久直,岩佐崇史,曄道佳明: "滑りを伴ったコルゲーションの発生・成長機構に関する研究(数値シミュレーションによる発生・成長機構の考察)"第8回交通・物流部門大会講演論文集. 99-59. 223-226 (1999)
• [文献書誌] 椎葉太一,須田義大: "マルチボディシステムにおけるモデルの低次元化の検討"第8回交通・物流部門大会講演論文集. 99-59. 63-66 (1999)