ネオジウム磁石を利用したモードの切り換えによる斜材ケーブル制振システムの開発

使用钕磁铁进行模式切换开发对角电缆减振系统

基本信息

批准号：
11875057
负责人：
金子成彦
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

斜張橋に使われている斜材ケーブルには,ウェークギャロッピングと呼ばれる自励振動が発生することがよく知れている.この振動は,2本のケーブルが直径の3倍程度の間隔で平行に張られている場合に発生しやすく,励振エネルギーが高いことに特徴がある.特に,台風が頻繁に通過する九州,四国では,ケーブルの損傷の可能性が高く,何らかの対策が施される必要性がある.従来は,ケーブル端部にオイルダンパを設置するという対策やケーブル同士をワイヤで連結するなどの対策が取られてきたが,メンテナンス性や景観上の問題から,これらに替わる方式の提案が望まれている.この研究で提案する方法は,最近,注目を集め始めた強磁性材料のネオジウム磁石を利用して,空気力学的に不安定な振動モードを安定な振動モードに切り換えることによって斜張橋斜材ケーブルをパッシブの方法で制振しようというものである.具体的には,ケーブルの先端部に設置した永久磁石によってケーブルの変位を拘束したり,開放したりすることで,ケーブルの振動モードを空力的に不安定な低次モードから空力的に安定な高次モードへ変化させる.本年度は,これまで続けてきた制振方法の原理の構築を設計論へと発展させ,プロトタイプを設計,製作し,風洞実験を行い,理論モデルによる解析結果と風洞実験での実験結果との比較を行った.また,金沢市河北潟放水路に掛かる斜張橋斜材ケーブルにプロトタイプを取り付けて,振動発生時の制振性能の評価を実際に行い,有効性を確認した.また,これまでの研究成果を,日本機械学会論文集に発表した.

众所周知，在缆桥上使用的对角电缆中产生了称为唤醒疾驰的自振动振动。当两条电缆的直径约为三倍，并且具有高激发能的特征时，可能会发生这种振动。特别是，在台风经常通过的九州和Shikoku，有电缆损坏的可能性很高，并且需要某种对策。过去，已经采用了诸如在电缆末端安装油阻尼器的措施以及与电线连接电缆的措施，但是由于维护和景观问题，人们渴望提出另一种方法。这项研究中提出的方法使用了由铁磁材料制成的霓虹灯磁铁，最近开始引起人们对稳定振动的关注。切换到模式的目的是使用被动方法潮湿的电缆桥梁对角线。具体而言，通过使用电缆尖端安装的永久磁铁来限制或释放电缆的位移，电缆的振动模式从空气动力学上不稳定的低阶模式更改为空气动力学稳定的高阶模式。今年，现在一直持续的振动控制方法的构建已发展为设计理论，设计和制造原型，进行风洞实验，并将理论模型分析的结果与风洞实验的实验结果进行比较。该原型还连接到悬挂的桥梁对角线电缆上，该电缆悬挂在卡纳泽城的Kawakitagata水道上，当发生振动控制时，评估了振动控制性能，并确认了其有效性。先前研究的结果也发表在日本机械工程师论文学会。