| 研究課題/領域番号 |
15H03939
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
吉村 卓也 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (50220736)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 振動低減 / 時刻歴応答 / モード解析 / 構造変更 / 感度解析 / 疲労耐久 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は機械の過渡応答のピークを低減させるための感度解析技術を提案するものである．感度解析とは構造特性をわずかに変化させた時の応答量の変化を微分係数として表したものである．
提案法の簡易モデルに対する検討を踏まえ，今年度は実構造物に対する適用性を検討した．時刻歴応答の最大値は，特に産業機械の疲労耐久性と密接につながっているため，パワーショベルを対象として衝撃入力に対する着目応答のピークの低減を達成するための構造変更検討を行った．着目するのはパネルの加速度応答として，ショベルに衝撃力が加わった時の応答加速度を低減させるための質量付加を検討した．質量付加位置の候補をパネル上に多数用意し，評価点の時刻歴応答のピークを低減させるのに最も効果的な質量付加位置を探索した．またバケットに対する衝撃入力としては，ハンマーを用いて打撃し，これを衝撃入力とした．ハンマーには荷重センサーが内蔵されているが，それは積極的には用いずに加速度応答のみを用い，入力を未知とした感度解析を行った．
この例において本質的に難しいのは，未知の入力をどのようにそろえて平均化を行うかという点であった．これについては，衝撃入力が加わる比較的近い点に加速度センサーを固定し，このリファレンス信号の大きさがそろうように応答信号を正規化することが有効である．また，過渡応答に着目する場合，時刻を揃えるためにもこのリファレンス信号を用いることができる．このような工夫を施すことで，質量付加の候補点の中から最も有効な質量付加位置を選定することができた．このような分析は，補機類の設置位置を検討する際に有効である．
今年度はさらに，歪センサーを用いた曲げ剛性に関する感度解析を行い，従来の加速度応答とは異なる有用な情報が得られることを確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は，当初から2つの検討を中心に進めることを予定していた．その一つが，提案法の実構造物への適用，もう一つが曲げ剛性感度解析の検討である．前者に対しては，研究実績に詳述した通りである．後者の曲げ剛性感度解析については，パネル放射音低減を対象として適用し，放射音の要因となる面外方向の主要な振動箇所を評価点とし，その点の振動を低減させるための，曲げ剛性付加位置を検討し，妥当性の高い結果を得ることができた．このように，当初目標にほぼ沿って研究が進捗していると考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度実施した結果を踏まえ，次のような検討を進めていく予定である．
・曲げ剛性の付加による時刻歴応答のピーク低減
今年度の検討により，ひずみ計測による感度解析が周波数領域において有効であることを確認することができた．これを過渡応答のピーク低減に適用することを考える．曲げ剛性付加の問題点としては，感度解析結果を定量的な解釈が挙げられる．これは，曲げ剛性の付加量を例えば補剛材の肉厚からどのように定量的に評価するかということであり，通常の構造変更であれば，リブやスティフナの追加，部分的な肉厚の増加などをどのように曲げ剛性の増加量として定量的に評価するか，というのが実用上の問題点として挙げられる．これについては，数値解析モデルにおいて基礎的な検討を行い，見通しが得られればと考えている．
・提案する感度解析により構造物の質量，剛性，減衰に関する感度を得ることができ，これは周波数領域の振動応答だけでなく，時間領域応答のピークに対しても感度解析を実施することができる．この感度解析結果を構造物の各部位の応答量に対する寄与とみなし，振動のメカニズムを解明することの実現可能性について検討を進める．これは従来の振動伝達経路等とは異なる視点での寄与解析と位置付けられるものと考えている．
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