空気圧浮上搬送装置に発生する自励振動の励振メカニズム解明と制振機構の開発

空気圧浮上搬送装置に関して，実機を対象とした流体構造連成系の厳密な解析手法を構築するため，これまでに構築した解析モデルを拡張した．具体的には，供給する空気の圧力により搬送物に生じる弾性変形の影響を解析モデルに組み込む作業を行った．この解析モデルでは，定常方程式から定常項である浮上変位，搬送物下部のすき間内の圧力，空気流量を求めることで搬送物の弾性変形を考慮した浮上解を導き，さらに微小振動を仮定して系の動的安定性を計算するが，設定パラメータによっては搬送物の変形が大きいことに起因して計算コストの増加，解の収束性などの問題が生じる．このため，搬送物の弾性変形を考慮して浮上変位，圧力，流量を3重の繰り返し計算によって求める解析アルゴリズムを新たに構築し，さらにMuller法を用いて系の動的安定性を計算する手法を構築した．また，搬送物の弾性変形に加えて，搬送物が並進・回転する場合についても計算を実施し，実機で発生する様々な振動モードが連成した動的不安定状態の解析が可能となるモデルの構築を行った．このモデルの妥当性は実験検証により確認した．さらに本研究では，個別要素法Non-smooth DEMを導入することで搬送物の多点同時接触問題を考慮したモデルを構築している．このモデルは，ベルト上に搬送物を模擬した粒子を積載し，自励振動発生時にベルトと支持構造（トラフ）および粒子間で多点同時接触が生じる状態を再現することで系の動的安定性を調べるものであるが，粒子の摩擦係数や反発係数の取り扱い，また計算の安定性に課題がある．そこで本研究では個別要素法Non-smooth DEMを対象に動的安定性解析モデルを構築し，その計算手法を確立した．このモデルを流体構造連成解析に組み込むことによって，多点同時接触を考慮した空気圧浮上搬送装置の解析が可能となり，制振機構の開発において重要な知見が得られる．

空気圧浮上搬送装置に関して，実機を対象とした流体構造連成系の厳密な解析手法を構築するため，これまでに構築した解析モデルを拡張した．具体的には，供給する空気の圧力により搬送物に生じる弾性変形の影響を解析モデルに組み込む作業を行った．この解析モデルでは，定常方程式から定常項である浮上変位，搬送物下部のすき間内の圧力，空気流量を求めることで搬送物の弾性変形を考慮した浮上解を導き，さらに微小振動を仮定して系の動的安定性を計算するが，設定パラメータによっては搬送物の変形が大きいことに起因して計算コストの増加，解の収束性などの問題が生じる．このため，搬送物の弾性変形を考慮して浮上変位，圧力，流量を3重の繰り返し計算によって求める解析アルゴリズムを新たに構築し，さらにMuller法を用いて系の動的安定性を計算する手法を構築した．また，搬送物の弾性変形に加えて，搬送物が並進・回転する場合についても計算を実施し，実機で発生する様々な振動モードが連成した動的不安定状態の解析が可能となるモデルの構築を行った．このモデルの妥当性は実験検証により確認した．さらに本研究では，個別要素法Non-smooth DEMを導入することで搬送物の多点同時接触問題を考慮したモデルを構築している．このモデルは，ベルト上に搬送物を模擬した粒子を積載し，自励振動発生時にベルトと支持構造（トラフ）および粒子間で多点同時接触が生じる状態を再現することで系の動的安定性を調べるものであるが，粒子の摩擦係数や反発係数の取り扱い，また計算の安定性に課題がある．そこで本研究では個別要素法Non-smooth DEMを対象に動的安定性解析モデルを構築し，その計算手法を確立した．このモデルを流体構造連成解析に組み込むことによって，多点同時接触を考慮した空気圧浮上搬送装置の解析が可能となり，制振機構の開発において重要な知見が得られる．