液体容器を有する構造物系の非線形不規則振動に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650230
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 池田 隆 島根大学, 総合理工学部, 教授 (50115523)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 新 島根大学, 総合理工学部, 助教授 (40239489)
• Keywords: 流体関連振動 / スロッシング / 液体容器 / 非線形振動 / 不規則励振 / 2乗平均値 / 鉛直励振 / 液体ダンパー

Research Abstract

本研究は,円筒容器をもつ弾性構造物が鉛直方向の狭帯域不規則加振を受ける場合の構造物と液面の非線形連成振動を対象とするが,本年度は主に,容器内液面に節直径を有する非軸対称1次のスロッシングモードが励起される場合を扱い,構造物と液面スロッシングの固有振動数の間に2:1の同調条件が満たされる場合について理論的に調べた.その結果,以下の知見を得た.
(1)理論解析では,流体力の非線形性を考慮し,流体の運動を支配する偏微分方程式系を基に,ガレルキンの方法を用いて構造物の鉛直変位と卓越して現れる液面モードの振幅に関する常微分方程式系,すなわちモード方程式を近似的に導いた.
(2)上記(1)のモード方程式を用いて数値シミュレーションを行い,構造物変位の2乗平均値は狭帯域不規則外力の中心周波数のある範囲で非連成系の場合より小さくなることを明らかにした.
(3)液面応答には,不規則外力のパラメータに依存して間欠的にスロッシングが発生する場合がある.
(4)不規則外力の強さが大きく,帯域幅が小さいほど,液面スロッシングが発生する不安定状態の領域は広くなる.
以上の理論的結果は近似理論に基づくため,現在,実験により理論的結果の妥当性を検証中である.

Research Products

• [Publications] T.Ikeda,S.Murakami: "Nonlinear Vibrations of a Vertically Excited Elastic Structure Coupled with Liquid Sloshing in a Cylindrical Tank (Resonance with an Anti-Symmetric Mode)"Proceedings of the Eighth Conference on Nonlinear Vibrations, Stability, and Dynamics of Structures. (2000)
• [Publications] 池田隆,R.A.Ibrahim,村上新: "液体円筒容器を有する弾性構造物の非線形不規則振動(鉛直励振の場合)"日本機械学会中国四国支部,第39期総会・講演会講演論文集. No.015-1. 277-278 (2001)