搬送系で発生するフラッタのアクティブ張力制御による制振

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09875063
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 金子 成彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (70143378)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 辰郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (70011179) ; 毛利 泰裕 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (30010870)
• Keywords: 搬走系 / フラッタ / 自励振動 / 非線形振動 / 非線形制御 / アクティブ制御 / 流体関連振動 / 制振

Research Abstract

本研究でとりあげる内容は、光ファイバーや紙の製造工程のような搬送系で発生するフラッタの張力制御による安定化である。そのためには、現象の解明と制御手法の研究の両方から研究を進める必要がある。
今年度の研究では、製紙機械や印刷プレス機で発生するフラッタの発生限界速度を求めることを目的として、有限要素法を構造系と流体系の両方に適用し、流れにさらされた状態で、張力を受ける紙に作用する流体力を周波数依存性を考慮に入れた形で正確に求め、複素固有値解析することによって、フラッタの発生限界を理論的に求めた。また、小型風洞によって流速を変えながらフラッタの発生限界及び発生振動数、発生モードについて検討を行い、理論の妥当性について検証した。その結果、紙のフラッタは高次モードで発生し、位相差を持った進行波の形で観察されることが明らかになった。
また、張力構造物の制振制御についても検討を開始した。パラメータ制振の原理を応用して、弦の振動を圧電素子を用いてアクティブに制振する方法を提案し、実験によってその有効性を確認することも行った。具体的には、斜張橋のケーブルで問題となっている、渦励振および後流励起振動をアクティブに制振することを目指して大型風洞実験を行い、その有効性を確認した。その結果、圧電素子を用いたパラメータ制振においては、渦励振については制振に有効な適当な印加電圧が存在すること、後流励起振動については、印加電圧が高いほど抑制効果が大きいことが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Shigehiko Kaneko: "Application of Active Tonsion Control for Suppressing Vortex-Induced and Wake-Induced Cable Vibrations" Second World Conf.on Structural Controlにて発表予定. (1998)
• [Publications] 金子成彦, マルスディブディウトモ, 渡辺辰郎, 中野龍児: "風によるケーブルの振動へのアクティブ張力制御の適用に関する実験的研究" 日本機械学会機械力学・計測制御部門講演論文集. 97-10(B). 150-153 (1997)