| 研究課題/領域番号 |
25420192
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 成蹊大学 |
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研究代表者 |
岩本 宏之 成蹊大学, 理工学部, 准教授 (90404938)
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| 研究分担者 |
田中 信雄 首都大学東京, システムデザイン研究科, 名誉教授 (70305423)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 連成現象 / 波動制御 / 遮音制御 |
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| 研究概要 |
近年，環境問題への関心が高まり，機械システムの設計における高効率化・高性能化・低コスト化に加えて，低騒音化が重要な課題となっている．中でも遮音制御は主要課題の一つであり，これまでに様々な観点から研究が行われてきている．本研究課題においては，スマートフィルムによって構成された多重壁構造にモードの局在化現象を積極的に惹起させることによって，壁を透過しやすい低周波音を指定された中間層に局在化させ，結果として放射音をキャンセルする手法の提案を目的としている．今年度は，多重壁構造における振動・音響連成現象のモデリングについて詳細な検討を行った．具体的な内容は以下の2点である．
（１）伝達マトリクス法の導入による連成系のモデリング
連成系のモデリングを行う際には構造振動のとらえ方が2種類ある．一つは音場に対する外部入力であるという考え方で，もう一方は音場の境界条件であると見なすものである．従来のmodal coupling法は前者の立場に立つ手法であるが，剛壁の境界条件を用いて空間層の音場を記述していたため，連成面において粒子速度がゼロとなってしまう問題があった．そこで，音場の記述に伝達マトリクス法を用いることで，連成効果を考慮しつつ境界条件も合致するモデリング手法を確立した．
（２）両面弾性壁の固有値問題
多重フィルム構造をモードの観点から記述することを目的とし，固有値問題の定式化とその数値的解法を明らかにした．この場合，空間のcut-on周波数以下の周波数においてフィルム（平板）が共振を持つと，空間内のモード形状が実指数関数となる．この点は1面弾性壁の場合と同様であるが，両面弾性壁の場合は，平板振動について同相モードと逆相モードが発生するため，空間内のモード形状はcosh関数とsinh関数になることが明らかになった．
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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
フィルムによる多重壁構造の制御を考える際，最も重要となるのがそのモデリング手法であろう．特に，フィルムが中間層の音場から受ける影響は金属平板の場合と比較して大きいので，連成現象の正確なモデリングは必須であると考えられる．研究実績の概要にも記載したように，平成25年度はこの点について詳細な検討を行い，制御系構築のためのモデリング手法の基礎は確立できたといえる．したがって，「おおむね順調に進展している」と評価した．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成25年度においてモデリングの基礎は確立できたので，26年度以降は遮音制御手法の確立を目的とする．本研究においては，センサ・アクチュエータにPVDFフィルムを用いる予定であるが，当該フィルムはアクチュエータとしてはパワー不足が予想される．そこで，制御則の導出に際して制御ゲインに制限を与えることを考える．当然，フィルム一枚あたりの制御効果は劣化するが，本研究では多重フィルム構造を志向しているため，結果として発生する放射音は十分に抑制するものと考える．
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