搬送系で発生するフラッタのアクティブ張力制御による制振

通过主动张力控制抑制输送系统中发生的颤动

基本信息

批准号：
09875063
负责人：
金子成彦
金额：
$ 1.22万
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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、光ファイバーケーブルや紙などのような高速で搬送されるシステムで発生する空気力と構造物との連成振動の発生機構の解明と制振方法の開発を目標に、平成9年度から10年度までの2年間に亘って行われた。発生機構の解明については、紙を対象に研究を行い、制振システムの開発についてはケーブルを対象に行った。解析においては、有限要素法によって定式化を行った。構造系の記述に用いた補間関数を紙に作用する流体力の記述にも用いることにより、流体構造連成効果を含めて解析することに成功した。連成系の支配方程式を変動成分について線形化し、複素固有値解析により安定性解析を行った結果、フラッタが発生し始める限界流速と張力の関係を予測することに成功した。また、フラッタの発生モードは進行波であることを初めて明らかにした。理論結果の妥当性は、実験によって確認された。したがって、本研究によって、2次元流れにさらされた紙や光ファイバーのフラッタ挙動は解明されたと言って良い。しかしながら、各パラメータの物理的な意味や現象に対する寄与の度合いについては今後の検討が待たれるところである。次に、制振システムの開発に関しては、風によるケーブルの自励振動を対象に選んで検討を行った。その結果、張力を5%程度変動させただけで、振動振幅を許容値以下に押え込むことが可能であることを見出した。機構設計に関する研究を行った後で、搬送システムへの応用が今後期待されるところである。

这项研究始于1997年，旨在阐明高速传输光纤电缆和纸张等材料的系统中发生的空气动力和结构之间的耦合振动的产生机制，并开发减振方法，该研究已进行了两次。直到 2010 年。为了阐明其产生机制，我们使用纸张进行了研究，为了开发减振系统，我们使用了电缆进行了研究。使用有限元方法进行分析。通过使用用于描述结构系统的插值函数来描述作用在纸张上的流体力，我们成功地分析了流体-结构相互作用效应。通过将耦合系统的控制方程相对于波动分量线性化，并使用复特征值分析进行稳定性分析，我们成功地预测了临界流速与开始发生颤振的张力之间的关系。此外，首次揭示了颤振的发生方式是行波。实验证实了理论结果的有效性。因此，可以说这项研究阐明了暴露于二维流中的纸张和光纤的颤振行为。然而，每个参数的物理意义以及对现象的贡献程度是未来必须研究的。接下来，关于减振系统的开发，我们选择风引起的电缆自激振动作为考虑的目标。结果发现，仅改变张力约5%，就可以将振动幅度抑制在允许值以下。在进行机制设计研究后，希望该方法未来能够应用于交通系统。