Innovative anti-seismic technology based on magnetorheological materials for building protection

基于磁流变材料的建筑防护创新抗震技术

• 批准号: 19F19712
• 负责人: 中野 政身
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19712/
• 关键词: Variable damping; Variable stiffness; Building protection; Earthquake; Magnetorheological fluid; Rotary damper; Tortional spring; Self-powering isolation; Magnetorheology

本研究では、様々な地震動に適応的な機能を発揮する高性能な制振システムの構築を目的に、磁場によって粘性が変化するMR流体を活用したMR流体ダンパに剛性可変機構を付与した可変剛性・可変減衰ダンパを設計・開発し、本ダンパを活用した建築構造物の高性能な制振制御システムを研究開発している。3層(階)構造の建物縮尺モデルを制振制御の対象として、各階層間のブレースに開発した可変剛性・可変減衰の回転型MR流体ダンパを3台設置して、各階層のダンピング特性および剛性の可変制御を可能としている。可変剛性機構を付与した回転型MR流体ダンパは、回転型MR流体ダンパとそれと同軸で接続されたMR流体クラッチでトーションバネとの接続をON/OFFする機構とからなり、回転型MR流体ダンパへの印加電流で減衰を可変し、MR流体クラッチのON/OFFで剛性を可変して非共振制御を可能としている。以上の3層(階)構造の建築物の制振制御システムに関して、そのモデル化と制御系も含めた制振制御システムのシミュレーションによる数値的検討と、可変剛性・可変減衰MR流体ダンパ及びそれを搭載する3層(階)構造の建物縮尺モデルなどの設計・製作を行い、数値的に検討した結果を検証するための実験的研究も遂行している。数値的研究では、研究対象の制振制御システムのモデルに基づいた数値シミュレーションによって各種の地震動に対する3層(階)構造の建築物モデルの応答を解析し、その振動応答から可変剛性・可変減衰MR流体ダンパによる制振制御系の設計を行い、適切な減衰と非共振制御が両立できる最適な制御システムを見出している。さらに、実験的研究では、シミュレーション結果に基づいて3層(階)構造の建物モデルの制振制御システムを構築して、シミュレーション結果の検証を実験的に行っており、効果的な可変剛性・可変減衰を伴う制振制御を実現している。

This study focuses on the functional and high-performance vibration control systems that are suitable for earthquake vibrations. Construct the purpose of the magnetic field, the viscosity of the magnetic field, the viscosity of the MR fluid, and the utilization of the MR fluid.パにrigidity can be changed mechanismをgivenしたたたたrigidity・can be changed attenuationダンパをdesign・open発し、thisダンパを Utilizes the high-performance vibration control system of building structures to research and develop 発している. The building scale of the three-story (level) structure can be reduced, the vibration control system can be reduced, and the space between each level can be improved or reduced. There are three sets of degenerate type MR fluid ダンパを set up, and each level of のダンピング characteristics is rigid and can be controlled and controlled. It is possible to change the rigid mechanism and provide a return type MR fluid filter, a return type MR fluid filterれとCoaxial でConnection: されたMR Fluid クラッチでトーションバネとのConnect 続をON/OF F する mechanism とからなり, return type MR fluid ダンパへの inject current で attenuation を can change し, M R-fluid ON/OFF rigidity and non-resonance control are possible. The vibration control system of the above 3-story (level) building is the vibration control system and the vibration control system. The vibration control system of the システムのシミュレーションによるnumber of values ​​has a rigidity and can be changed Attenuating MR fluid Nana and Nana are equipped with a three-layer (tiered) structure and a building scaled-down design.・Research on the result of making a row and a numerical value, and proving the results, is carried out. Research on numerical valueションによって Various earthquake earthquakes に対する 3-story (level) structure の building モデルの応 Answer を analysisし, その Vibration response から can improve rigidity and can improve attenuation MR fluid ダンパによる vibration control system designを行い, Adaptable な attenuation and non-resonance control が両 Establishment できる The most suitable な control システムを见出している. Research results of さらに and 実験では, シミュレーションにbased づいて 3-layer (level) structure のbuilding モデルの Vibration control システムを construction して, シミュレーション result の検证を実験's に行っており, the effect of なななミュレーションの検证を実験's なていいる.

项目成果

Development of an Innovative Rubber Joint for Train Using Shear Thickenig Fluids

使用剪切增稠流体开发创新的火车橡胶接头

• 发表时间: 2019
• 作者: Shuaishuai Sun;Jian Yang;Masami Nakano;Weihua Li
• 通讯作者: Weihua Li

Development of a smart rubber joint for train using shear thickening fluids

• DOI: 10.1088/1361-665x/ab5cf9
• 发表时间: 2020-04
• 期刊: Smart Materials and Structures
• 影响因子: 4.1
• 作者: Jian Yang;Shuaishuai Sun;Ning Guo;D. Ning;M. Nakano;Zhixiong Li;Haiping Du;Shiwu Zhang;Weihua Li

Integration of an omnidirectional self-powering component to an MRE isolator towards a smart passive isolation system

• DOI: 10.1016/j.ymssp.2020.106853
• 发表时间: 2020-10
• 期刊: Mechanical Systems and Signal Processing
• 影响因子: 8.4
• 作者: Jian Yang;M. Christie;Shuaishuai Sun;D. Ning;M. Nakano;Zhixiong Li;H. Du;Weihua Li

University of Wollongong(オーストラリア)

卧龙岗大学（澳大利亚）

An Innovative Smart-Passive Isolation System with Self-powering Component

具有自供电组件的创新智能无源隔离系统

• 发表时间: 2019
• 作者: Jian Yang;Shuaishuai Sun;Masami Nakano;Weihua Li
• 通讯作者: Weihua Li