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．

在本研究主题中，我们提出了一种实现元结构（元结构）的方法，该方法通过在结构内提供特定的振动能传递特性，而不会在特定频段中产生共振状态。首先，从理论上讲，我们将阐明具有固定物理特性的被动跨结构与不产生振动的死谱带之间的关系，并建立一种设计方法，用于设计振动绝缘状态的元结构，该元件应在外力作用下实现。此外，目的是应用磁性弹性弹性弹性体，该弹性弹性体通过将外部磁场应用于元结构的弹簧元件来实现能够半活动性宽带振动隔离的元结构，从而允许可变的弹性模量。在2022财政年度，我们验证了是否存在固定的物理特性和被动结构（多度自由度振动系统）中存在的振动（带隙），其中使用基于基于模型设备的理论方程和实验的数值计算连接了弹簧。所有质量都是相同的值，并且每隔一次定期安排具有两个不同弹簧常数的弹簧，将它们之间的质量块夹在它们之间，形成串联的翻译振动系统。当将弹簧值的组合更改为三种不同的组合时，将激发仪的位移和振动输入应用于末端质量块以测量频率响应时，可以证实，所有组合都有不同的中心频率和带宽不同的带隙。该原理的验证结果表明，如果弹簧常数是可变的，则可以任意更改频率方向上带隙的位置和带宽。