アクティブパワードマスカプラシステムの開発に関する実験的研究

主动动力掩蔽系统研制实验研究

基本信息

批准号：
15760426
负责人：
向井洋一
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究計画では、アクティブパワードマスカプラ(連結振り子)式制震(振)システムの開発を目指し、最終年度は、本制震システムの特性を生かした具体的な応用手法を提案するための研究に取組んだ。アクティブパワードマスカプラは、構造物に設置した動吸振器の付加質量部を、地盤面等の固定面とも別途連結し、アクチュエータでこの連結材のふるまいが、みかけ上負剛性を有するように制御を行うシステムであり、動吸振器に要求される付加質量を大幅に低減しても、同等の減衰性能を維持可能なような改良が加えられる。前年度の研究では、実験装置の試作によりアクティブパワードマスカプラの性能評価を行ったが、模型レベルでは制御装置の減衰調整がフレキシブルに行えないため、実験条件は限定されていたが、免震構造のような長周期の振動系の特性改善のための本システムを利用の有望性が指摘された。そこで本年の研究では、この成果を裏付けるため、免震構造物系を対象とし、その特性改善にアクティブパワードマスカプラを利用するための設計法の提案を目指し、数値実験を中心とした検証を行った。得られた成果を概述すると以下のようになる。(1)免震構造物系に設置される粘性減衰要素は、免震化領域の周波数成分をもつ外乱入力に対し、免震効果を損なうが、アクティブパワードマスカプラを代置することで、その特性は改善可能であることが示された。(2)定点理論に基づき誘導したパワードマスカプラ式制震システムの調整式を連結振り子付きハイブリッド式免震構造物に適用するための設計法を提案し、数値実験により地震時挙動のシミュレーションを行った結果、提案手法の有効性が示された。(3)パワードマスカプラ式制震装置を免震構造物の支承部に設置することにより、長周期成分を含む外乱に対しても、免震層の加速度応答増加が抑制されると同時に、免震層の変形抑制効果もあるが示された。

本研究计划旨在开发一种主动动力质量耦合器（连接摆）减振系统，并在最后一年进行研究，以提出利用该减振系统的特点的具体应用方法。。主动动力质量耦合器将安装在结构中的动态吸振器的附加质量连接到固定表面（例如地面），并使用致动器控制该连接构件的行为，使其具有明显的负刚度。系统经过改进，即使动力吸振器所需的附加质量显着减少，也能保持相同的阻尼性能。在去年的研究中，我们通过制作实验装置原型来评估主动动力掩蔽器的性能，但实验条件受到限制，因为控制装置的阻尼调节无法在模型层面进行灵活调整，因此该装置的应用前景广阔。指出了改善长周期振荡系统特性的系统。因此，在今年的研究中，为了支持这一结果，我们旨在提出一种利用主动动力掩蔽器来改善隔震结构特性的设计方法，并主要通过数值实验进行了验证。所得结果可总结如下。 (1)安装在隔震结构系统中的粘性阻尼元件对于隔震区域中具有频率分量的扰动输入失去了隔震效果，但是通过用有源动力掩蔽器替换它们，可以改善该特性。可以改进。 (2)提出了一种将基于不动点理论导出的动力质量耦合器阻尼系统的调整公式应用于连摆混合隔震结构的设计方法，并通过数值实验模拟了其在地震过程中的行为结果。显示了所提出方法的有效性。 (3)通过在隔震结构的支撑部分安装动力质量耦合器式减振装置，即使面对包含长周期分量的扰动，隔震层的加速度响应的增加也得到抑制，同时，还被证明具有抑制地震层变形的效果。