| 研究課題/領域番号 |
22K03999
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| 研究機関 | 北九州市立大学 |
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研究代表者 |
佐々木 卓実 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (80343432)
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| 研究分担者 |
長 弘基 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (00435421)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 除振 / 座屈 / 形状記憶合金 / 非線形 |
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| 研究実績の概要 |
まず、ゴム系防振材料と複数の座屈後Γ型はりを組み合わせることで、ゴム系防振材料の除振性能の向上にむけた取り組みを行った。前記の組み合わせによる除振実験装置を製作し、除振性能を実験的に検証した。除振系の1次固有振動数を低減化可能であることは確認したが、低減幅は非常に小さかった。これは、Γ型はりが想定より大きく座屈した結果、Γ型はりの接線剛性がほぼ0になったためと推測される。
次に、Cu系形状記憶合金の座屈を用いた除振系の除振性能を実験的に検証した。その結果、これまで用いてきたTi-Ni系形状記憶合金と比べて、低周波領域では性能に大きな差異はなかったものの、高周波領域では高い除振性能を確認した。これはCu系形状記憶合金がTi-Ni系に比べて復元力のヒステリシス特性が小さいことが影響していると考えられる。
次に、負のポアソン比を発現する材料を用いた除振系について、有限要素解析を用いた検討を行った。負のポアソン比をもつ材料と一般金属材料を組み合わせ、金属材料の座屈変形が負のポアソン比をもつ材料の変形を促す構造を検討した。その結果、負のポアソン比をもつ材料の変形量が大きくなる領域でシステム全体が負剛性特性を示すことを確認した。
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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
当初予定していたゴム系防振材料とΓ型はりの組み合わせによる除振系の性能を実験的に検証した。Γ型はりを用いた場合、除振性能の向上は僅かであったが、性能向上に向けた基礎データの取得は十分にすることができた。
形状記憶合金を用いた除振系では、Cu系形状記憶合金を用いることで、従来のTi-Ni系に比べて高い除振性能が得られることを実験的に確認することができた。
負のポアソン比をもつ材料を用いた除振系については、数値解析によりその基本的な復元力特性を得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度は前年度の研究成果をもとに、以下の項目を実施する。
Cu系またはTi-Ni系形状記憶合金と一般金属またはゴム系防振材料を組み合わせ、除振系の性能を検証する。このような組み合わせにより、除振系の構造をより簡便にすることが期待される。
次に、負のポアソン比をもつ材料を用いた除振系については、引き続き有限要素解析により復元力特性を詳細に調査し、得られた特性をもとに除振性能を検証する。その際は、モード重ね合わせ法による周波数応答、および非線形時刻歴応答による振動応答の結果から、除振性能を評価する。さらに、負のポアソン比をもつ材料を実験的に評価するための材料作成法や除振系の作成法について検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2022年度においては、実験において新たな装置導入を行うことなく実施可能な内容が多く、また数値解析においても支出は少なかったため、支出額が配分予算に達しなかった。2023年度は特に負のポアソン比をもつ材料を実験的に調査するための準備として、本材料の製作法の検討を予定しており、その際に新たの装置を次年度使用額と合わせて導入したい。
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