Study on a vibration isolator using post-buckled properties of nonlinear materials

利用非线性材料后屈曲特性的隔振器研究

基本信息

批准号：
22K03999
负责人：
佐々木卓実
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Kitakyushu
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03999/
关键词：
除振座屈形状記憶合金非線形パッシブ除振材料非線形

项目摘要

まず、ゴム系防振材料と複数の座屈後Γ型はりを組み合わせることで、ゴム系防振材料の除振性能の向上にむけた取り組みを行った。前記の組み合わせによる除振実験装置を製作し、除振性能を実験的に検証した。除振系の1次固有振動数を低減化可能であることは確認したが、低減幅は非常に小さかった。これは、Γ型はりが想定より大きく座屈した結果、Γ型はりの接線剛性がほぼ0になったためと推測される。次に、Cu系形状記憶合金の座屈を用いた除振系の除振性能を実験的に検証した。その結果、これまで用いてきたTi-Ni系形状記憶合金と比べて、低周波領域では性能に大きな差異はなかったものの、高周波領域では高い除振性能を確認した。これはCu系形状記憶合金がTi-Ni系に比べて復元力のヒステリシス特性が小さいことが影響していると考えられる。次に、負のポアソン比を発現する材料を用いた除振系について、有限要素解析を用いた検討を行った。負のポアソン比をもつ材料と一般金属材料を組み合わせ、金属材料の座屈変形が負のポアソン比をもつ材料の変形を促す構造を検討した。その結果、負のポアソン比をもつ材料の変形量が大きくなる領域でシステム全体が負剛性特性を示すことを確認した。

首先，我们通过将橡胶基隔振材料与多屈曲Ф形梁相结合来提高橡胶基隔振材料的隔振性能。利用上述组合制作了隔振实验装置，并对其隔振性能进行了实验验证。尽管已证实可以降低隔振系统的一次固有频率，但降低幅度极小。这可能是因为 Γ 形梁的屈曲超过预期，导致 Γ 形梁的切向刚度几乎为零。接下来，我们通过铜基形状记忆合金的屈曲实验验证了隔振系统的隔振性能。结果，虽然与迄今为止使用的Ti-Ni形状记忆合金相比，低频范围内的性能没有显着差异，但我们确认了高频范围内的高隔振性能。这被认为是由于Cu基形状记忆合金具有比Ti-Ni合金更小的恢复力滞后特性。接下来，我们使用有限元分析来研究使用呈现负泊松比的材料的隔振系统。通过将负泊松比材料与一般金属材料相结合，我们研究了一种金属材料的屈曲变形促进负泊松比材料变形的结构。结果，我们确认整个系统在负泊松比材料变形量变大的区域表现出负刚度特性。