アクティブ制振を主体としたシェル・空間構造物の総合防災対策

基于主动减振的壳体及空间结构综合防灾措施

• 批准号: 13J06998
• 负责人: 箕輪 健一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06998/
• 关键词: シェル・空間構造物; 二層円筒ラチスシェル; 防災対策; 地震応答制御; アクティブ制振; モード制御; システム同定; 最適配置

本研究の目的は, 集客地かっ災害時の防災・避難拠点として利用されるシェル・空間構造物(体育館等)の安全性を向上させることである。具体的な研究内容は, シェル・空間構造物の応答をセンサによりモニタリングし, その結果をフィードバックすることでアクティブ制振を行い, 構造物の振動を低減する一括した総合的防災対策を提案することである。平成25年度の実施計画は, 数値解析を主として研究を行うことで防災対策の効果を把握し, 効率的な制振方法を検討することであった。まず, 半開角および境界条件をパラメータとして二層円筒ラチスシェルの解析モデルを作成し, 制振を適用していない場合における振動特性および地震応答性状を把握した。そして, 制振を行う場合に重要となる構造物の動特性の評価をシステム同定により行う方法の適用に関する検討を行った。ここでは, システム同定におけるサンプリング周期の約3倍以上の固有周期を有する固有モードを, 固有周期が近接した固有モードを含め精度良く同定可能であることを明らかにした。また, 二層円筒ラチスシェルを対象にアクティブ制振の適用を試み, 効率的かつ実践的な制振方法の提案を行った。ここでは, モード座標系において特定の固有モードのみを対象に制御を行うにあたり, 制御の対象とする固有モードが制御効果に及ぼす影響を分析し, 有効質量比の合計が90%以上となる固有モードを制御の対象として採用することで, 十分な効果が得られることを明らかにした。また, 制御の安定性を高くすることを目的としたセンサ配置位置の最適化手法を導入するとともに, 遺伝的アルゴリズムにより最適配置位置を探索し, その最適配置位置による制振方法により信頼性が高く効率的な地震応答制御が可能であることを明らかにした。

这项研究的目的是提高壳和空间结构（gyonawa等）的安全性，这些结构在发生灾难时，被用作预防灾难和疏散中心，无论是吸引物体还是灾难。具体的研究主题是提出一项全面的综合灾难预防措施，该措施通过传感器来监视壳/空间结构的响应，并追溯结果以提供主动振动控制，并减少结构的振动。 2013财年的实施计划主要是使用数值分析进行研究，以了解预防灾难措施的有效性并考虑有效的振动控制方法。首先，使用半开的角度和边界条件作为参数创建了两层圆柱晶格壳的分析模型，当未应用振动控制时，掌握了振动特性和地震响应特性。然后，我们检查了一种评估结构动态特征的方法，当通过系统识别进行振动控制时，这一点很重要。在这里，很明显，可以准确识别具有系统识别的本征局周期的特征模量，其中包括具有近距离的特征周期。此外，我们尝试将主动振动阻尼应用于双层圆柱晶格壳，并提出了一种有效且实用的振动阻尼方法。在这里，当仅控制模式坐标系中的特定本征码时，我们分析了要控制对控制效应的本征模的效果，并揭示了通过采用总有效质量比为90％或以上作为对照目标的征算法，可以获得足够的效果。此外，还引入了一种旨在提高控制稳定性的传感器排列位置的方法，并使用遗传算法搜索了最佳排列位置，并且揭示了基于最佳排列位置的振动控制方法允许可靠且有效的地震反应控制。

项目成果

モード制御手法を用いた二層円筒ラチスシェルのアクティブ制振

模态控制法两层圆柱网壳主动阻尼

• 发表时间: 2013
• 作者: Ken'ichi MINOWA;Tomohiko KUMAGAI;Toshiyuki OGAWA;Ken'ichi MINOWA;箕輪 健一
• 通讯作者: 箕輪 健一

Active Vibration Control Method for Arch Structures Based on Acceleration Feedback

基于加速度反馈的拱形结构主动振动控制方法

• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of the International Association for Shell and Snatial Structures
• 作者: Ken'ichi MINOWA;Tomohiko KUMAGAI;Toshiyuki OGAWA
• 通讯作者: Toshiyuki OGAWA