Development of a semiactive-type metastrucure for vibration control

本研究課題では，構造内を伝播する振動エネルギの透過特性に特異性を持たせることで，特定の振動数帯域で共振状態を生じさせないメタストラクチャ（メタ構造）を，任意の周波数帯域で実現する方法を提案する．まずは物性の固定されたパッシブなメタ構造と，振動が生じない不感帯域との関係性を理論的に明らかにして，外力作用下において実現すべき振動絶縁状態に対するメタ構造の設計方法を確立する．さらに，メタ構造のばね要素に，外部磁場の印加によって弾性率を可変にできる磁気粘弾性エラストマを適用して，セミアクティブに広帯域の振動絶縁が可能なメタ構造を実現することを目的とする．令和４年度は物性の固定された質量，ばねを連結したパッシブな構造（多自由度振動系）を対象に，振動の不感帯域（バンドギャップ）が存在するかどうかについて，理論式に基づく数値計算，および模型装置を用いた実験によって検証した．質量はすべて同一値とし，ばね定数が２種類に異なるばねを，質量ブロックを挟んで1つおきに周期配置して，直列型の並進振動系を構成した．ばね値の組み合わせを３通りに変え，端部質量ブロックに加振器による変位加振入力を与えて周波数応答を計測したところ，いずれの組み合わせについても中心周波数と帯域幅の異なるバンドギャップの存在が確認された．本原理検証結果によって，ばね定数を可変にすればバンドギャップの周波数方向の位置と帯域幅を任意に変更できる可能性が示唆された．

本研究課題では，構造内を伝播する振動エネルギの透過特性に特異性を持たせることで，特定の振動数帯域で共振状態を生じさせないメタストラクチャ（メタ構造）を，任意の周波数帯域で実現する方法を提案する．まずは物性の固定されたパッシブなメタ構造と，振動が生じない不感帯域との関係性を理論的に明らかにして，外力作用下において実現すべき振動絶縁状態に対するメタ構造の設計方法を確立する．さらに，メタ構造のばね要素に，外部磁場の印加によって弾性率を可変にできる磁気粘弾性エラストマを適用して，セミアクティブに広帯域の振動絶縁が可能なメタ構造を実現することを目的とする．令和４年度は物性の固定された質量，ばねを連結したパッシブな構造（多自由度振動系）を対象に，振動の不感帯域（バンドギャップ）が存在するかどうかについて，理論式に基づく数値計算，および模型装置を用いた実験によって検証した．質量はすべて同一値とし，ばね定数が２種類に異なるばねを，質量ブロックを挟んで1つおきに周期配置して，直列型の並進振動系を構成した．ばね値の組み合わせを３通りに変え，端部質量ブロックに加振器による変位加振入力を与えて周波数応答を計測したところ，いずれの組み合わせについても中心周波数と帯域幅の異なるバンドギャップの存在が確認された．本原理検証結果によって，ばね定数を可変にすればバンドギャップの周波数方向の位置と帯域幅を任意に変更できる可能性が示唆された．