機能性磁気応答流体ダンパの衝撃吸収特性に関する実験的研究

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本研究では,機能性磁気応答流体を作動流体として用いたダンパに,衝撃負荷を与えた場合のダンパの減衰力変化挙動を実験的に調べた.機能性磁気応答流体には,合成オイルの一種であるポリアルファオレフィンをベースに,マイクロメートルサイズとナノメートルサイズの磁性粒子の混合割合を変えて含有させた5種類のものを用いた.衝撃荷重負荷はモータの起動により行い,その速度を変えることで3つの荷重負荷パターンを設けた.さらに機能性磁気応答流体に印加する磁場は,無磁場を含めて3つの条件を設定した.その結果,機能性磁気応答流体に含有されている磁性粒子の組成,および印加している磁場の大きさの違いにより,衝撃負荷に対する減衰力変化挙動が異なることが確認された.具体的な例としては,マイクロメートルサイズとナノメートルサイズの両方の磁性粒子を含む機能性磁気応答流体に衝撃荷重を負荷した場合,減衰力の立ち上がりが階段状に変化する現象が見られた.この現象が現れる減衰力の大きさは,機能性磁気応答流本に印加する磁場の大きさに依存していることが確認された.また,この現象はマイクロメートルサイズの磁性粒子だけを含む機能性磁気応答流体を用いた場合には見られなかった.機能性磁気応答流体を作動流体に用いると,複雑な機構を使わずに減衰力可変ダンパを構成することができるが,以上のように本研究では,地震や物体の衝突といった状況でこのダンパを用いる場合に起こりうる衝撃荷重に対する,減衰力変化挙動の一部を明らかにすることができた.この結果は機能性磁気応答流体を用いたダンパの作動流体や構造の設計,制御方法の検討を行う上で意義あるものと考えられる.