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。

本研究的目的是提高用作顾客聚集区和灾害时防灾疏散基地的壳体和空间结构（体育馆等）的安全性。具体研究内容是利用传感器监测壳体和空间结构的响应，通过反馈结果进行主动减振，并提出降低结构振动的综合防灾措施。 2013财年的实施计划是通过以数值分析为主的研究来了解防灾措施的效果，并研究有效的减振方法。首先，以半开角和边界条件为参数，建立了两层圆柱网壳的解析模型，研究了不施加阻尼时的振动特性和地震响应特性。然后，我们研究了系统识别方法的应用来评估结构的动态特性，这对于阻尼振动非常重要。在这里，我们证明了可以准确地识别自然周期约为系统识别中使用的采样周期三倍或更多的本征模，包括具有接近自然周期的本征模。我们还尝试将主动阻尼应用于两层圆柱网格壳，并提出了一种高效实用的阻尼方法。这里，当仅控制模态坐标系中的特定本征模态时，我们分析了要控制的本征模态对控制效果的影响，并选择了总有效质量比为90%以上的本征模态，已经证明了足够的效果。以此为控制目标即可得到。此外，我们还引入了传感器放置位置的优化方法，以提高控制稳定性，并使用遗传算法来搜索最佳放置位置，基于最佳放置位置的减振方法提供了高可靠性。结果表明，有效的地震响应控制是可能的。

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