クラスタ制御を応用した高周波振動試験実現のための加振台形状最適設計

集群控制高频振动试验励磁梯形优化设计

• 批准号: 21K04581
• 负责人: 福田 良司
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04581/
• 关键词: 振動試験; 加振台; 振動特性; 軽量化; シミュレーション; はり; クラスタアクチュエーション; クラスタ制御; 最適設計; 多目的最適化; 振動形状

工業製品の信頼性確認のため古くから振動試験が行われているが，航空宇宙産業では使用環境を考慮して2,000Hz程度までの比較的高い周波数成分を含む振動を与えることが要求されている．また近年の自動車産業においては，電動化やCASEを志向した技術開発が進むにつれ，振動試験も高周波数化の流れがある．振動試験の高周波数化を進める際にクリアしなければならない課題の一つとして，加振台の1次の固有振動数を上昇させる必要がある．この課題を解決する方法としては，加振台の高剛性化をあげることができるが，具体的には加振台の板厚を増やす，あるいは高密度の材料を使用するといった手段を採ることになる．まず1年目の研究成果として，はりを対象に軽量化と高剛性化を同時に実現する形状について検討した結果をD&D2022において発表した．成果を要約すると，断面形状を連続的に変化させる手法よりも，はりの一部を中空化する手法によって軽量化を図りつつ剛性を維持できる点について報告を行った．具体的には質量を33%削減したはりにおいて，1次の固有振動数を上昇させることができる形状を提案した．この成果を基に2年目は加振台（平板）の形状について，一様な断面形状を有する平板に対し，はりと同様に一部を中空化することによって，軽量かつ高剛性な平板を提案することを試みた．しかしながら，はりの中空化によって得られた軽量化の効果と比べて，平板端部の中空化による効果が小さい結果に留まっている．現在も引き続き平板の形状について検討を進めているところである．

振动测试已经进行了很长时间以确认工业产品的可靠性，但是在航空航天行业中，考虑到使用环境，需要提供含有相对较高频率组件的振动。此外，近年来，随着技术开发旨在电动性和面向病例的进步，振动测试也越来越越来越频繁。增加振动测试频率时必须克服的挑战之一是增加振动表的一阶固有频率。可以通过增加振动表的刚度来改善解决此问题的方法，但是具体来说，有必要使用诸如增加振动表厚度或使用高密度材料之类的方法。首先，作为第一年的研究结果，我们在D＆D2022上介绍了一项研究结果，该研究研究了同时达到梁轻巧和高刚度的形状。为了总结结果，我们报告了如何减轻体重的同时保持刚度的同时挖空一部分梁，而不是连续改变横截面形状的方法。具体而言，我们提出了一种形状，当梁降低质量33％时，可以增加一阶固有频率。基于这些结果，在第二年，我们试图提出一个轻巧的，高度刚性的板，并通过振动台（平板）的形状（平板）的形状，就像横梁一样，带有均匀的横截面形状的一部分，就像梁一样。但是，与通过挖空梁获得的重量减轻效果相比，挖空平端的效果仍然很小。我们目前正在继续研究平板的形状。

项目成果

はりの固有振動数最大化を目的とした断面形状の検討

检查横截面形状，旨在最大化梁的固有频率

• 发表时间: 2022
• 作者: 福田 良司;金 大貴
• 通讯作者: 金 大貴