Development of a semiactive-type metastrucure for vibration control

开发用于振动控制的半主动型元结构

基本信息

批准号：
22H01426
负责人：
小松崎俊彦
金额：
$ 7.9万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題では，構造内を伝播する振動エネルギの透過特性に特異性を持たせることで，特定の振動数帯域で共振状態を生じさせないメタストラクチャ（メタ構造）を，任意の周波数帯域で実現する方法を提案する．まずは物性の固定されたパッシブなメタ構造と，振動が生じない不感帯域との関係性を理論的に明らかにして，外力作用下において実現すべき振動絶縁状態に対するメタ構造の設計方法を確立する．さらに，メタ構造のばね要素に，外部磁場の印加によって弾性率を可変にできる磁気粘弾性エラストマを適用して，セミアクティブに広帯域の振動絶縁が可能なメタ構造を実現することを目的とする．令和４年度は物性の固定された質量，ばねを連結したパッシブな構造（多自由度振動系）を対象に，振動の不感帯域（バンドギャップ）が存在するかどうかについて，理論式に基づく数値計算，および模型装置を用いた実験によって検証した．質量はすべて同一値とし，ばね定数が２種類に異なるばねを，質量ブロックを挟んで1つおきに周期配置して，直列型の並進振動系を構成した．ばね値の組み合わせを３通りに変え，端部質量ブロックに加振器による変位加振入力を与えて周波数応答を計測したところ，いずれの組み合わせについても中心周波数と帯域幅の異なるバンドギャップの存在が確認された．本原理検証結果によって，ばね定数を可変にすればバンドギャップの周波数方向の位置と帯域幅を任意に変更できる可能性が示唆された．

在这个研究项目中，我们将通过赋予结构内传播的振动能量的传输特性特定性，创建一种在任何频段都不会引起共振的元结构。首先，我们将从理论上阐明具有固定物理特性的被动元结构与不发生振动的死区之间的关系，并建立一种在外力作用下应达到的隔振状态的元结构设计方法。此外，通过应用磁流变弹性体，其弹性模量可以通过向元结构的弹簧元件施加外部磁场来改变，我们的目标是实现能够半主动宽带隔振的元结构。 2020年度，我们将基于数值研究，研究连接具有固定物理特性的质量体和弹簧的被动结构（多自由度振动系统）是否存在振动死区（带隙）。基于理论公式的值已通过使用模型设备的计算和实验得到验证。所有质量都设置为相同的值，具有两个不同弹簧常数的弹簧每隔一个弹簧周期性排列，中间有一个质量块，形成串行平移振动系统。当我们将弹簧值的组合更改为三种方式并使用振动器将位移激励输入施加到末端质量块来测量频率响应时，我们发现对于每种组合都存在具有不同中心频率的带隙，并且带宽已确认。该原理验证的结果表明，通过使弹簧常数可变，可以任意改变频率方向上的带隙位置和带宽。