水の入った円筒シェルの水平振動における非線形振動応答現象の研究

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塩化ビニ-ル・フィルムを利用して半径84mm、高さ200mmの円筒シェルを2体作成した。この円筒シェルに水深170mmの水を入れ水平振動台に設置した。加速度(0.3,1,2,3gal)および振動数(35‐530Hz)を変えた正弦波外力を振動台に加え水の入った円筒シェルの振動実験を行った。応答は変位4個所、円筒シェル中央部の周方向に貼付したひずみベ-ジから得られるひずみ16個所、計20個所で測定した。変位応答に含まれる外力振動数と同一の振動数を有する基本振動、外力振動数の1/3倍、1/2倍、および3/2倍の振動数を有する分数調波振動、および外力振動数の2倍、3倍の振動数を有する高調波振動に分解して各振動数に対応する共振曲線を得た。また、円筒シェルの周方向に貼付したゲ-ジから得られたデ-タを解析して、各周方向展開次数(シェル応答の周方向の振動モ-ドを表す)毎の基本振動数、上記の分数調波振動、および高調波振動の応答の共振曲線を得た。これらに線形理論から予測できない非線形振動、すなわち分数調波振動、および高調波振動が含まれていることを示されている。大振幅の振動として生起する1/2倍の分数調波振動は供試体に依存して、分岐する外力加速度の大きさに違いがあることが分ってきた。また、非線形理論に基づいた理論解析を行ない、水平振動(周方向フ-リエ展開次数N=1)の外力を作用させているとき、周方向フ-リエ展開次数N=4,5,6の振動モ-ドを持つ基本振動数や1/2倍の分数調波振動が分岐し、大振幅の振動に成長する応答のひとつが数値解析からも得られることを明らかにすることができた。