| 研究概要 |
本年度は以下2項目に関する研究に基づき,直線ロングレールを対象とした軸力測定法の可能性について理論検討を行った.
軸力を受けるまくらぎ離散支持レールの分散解析
まくらぎにより離散支持された無限長レールを1次元および3次元Timoshenkoはり要素によりモデル化し,その1ユニットにFloquet原理を適用することで,軸力-波数-周波数に関する固有値問題を導出した.つづいて当該の固有値問題を解くことで伝播波動モードの分散曲面を求めた.なお,レールの加振測定の際には定在波モードが卓越するため,これらのモードが最も抽出し易いものと考えられる.そこで,定在波モードの共振周波数で,軸力に対する感度の良好なものについて検討した.その結果,まくらぎ位置を節とする水平・鉛直たわみの定在波モードが軸力測定に適しているとの結論に至った.また,これらのモードは,締結装置やまくらぎ下パッド等の剛性のバラツキの影響を殆ど受けず,特に水平モードは軸力に対する共振周波数の感度が高いことがわかった.
加振応答解析による測定方法の有効性の検証
(1)の結果に基づき,具体的な測定方法について検討し,その有効性を検証した.現場で実施可能な加振方法として,可変調な調和加振によるものと,インパルスハンマーによる打撃加振とを想定して,数値モデルに基づく再現解析を実施した.なお,無限軌道の動的応答解析を実施するため,Floquet変換に基づく解法を構成した.その結果,調和加振は固より,打撃加振によっても,(1)に述べた卓越周波数の検出は十分に可能であり,分散特性と整合する軸力-卓越周波数関係が得られることがわかった.
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