超音波振動による軟化現象を応用した衝撃吸収装置の開発

开发利用超声波振动产生的软化现象的减震装置

• 批准号: 22K04006
• 负责人: 鈴木 厚行
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokuyama College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04006/
• 关键词: 超音波振動; 衝撃軽減; 衝撃吸収; Blaha効果; 樹脂; 高張力鋼板

超音波振動を用いた物体軟化装置として主に樹脂に超音波を印加して溶融させる方式の実験装置を構成し、衝撃力の低減効果などについて検討した。直径 50 mmのボルト締めランジュバン型振動子（BLT）にホーンを取り付けた縦振動系の超音波振動子を用いた。共振周波数は約 19.5 kHzである。衝撃印加用錘にはダミーヘッドを用いた。衝撃力は試料台の下に設置した圧電型ロードセルで測定した。溶融試料として直径 11.5 mm の ホットメルト接着剤（HMA）を用いた。超音波振動子の先端部を HMAに接触させ，静圧力を印加させた状態で衝撃力を印加できるようにした。超音波振動子を把持した筐体部の天板に衝撃印加用錘を衝突させて衝撃力を印加した。レーザドップラ振動計を用いて超音波振動子の径方向振動分布を測定した。圧電素子部に振動ループがあり、BLT の両端近傍に振動ノードがあることから縦振動の定在波が励振されていると考えるが、ホーン先端部で径方向振動の振幅が大きくなっているため、曲げ振動など他の振動も励振されていると推測する。駆動電圧と溶融試料の高さをパラメータとして衝撃軽減特性を測定した。駆動電圧を 0 Vrms から 80 Vrmsまで変化させたときの衝撃軽減特性を測定した。溶融試料の高さは 10 mm 一定とした。駆動電圧の増加に伴い、衝撃力は徐々に低下した。超音波振動の印加により、衝撃力の最大値は 1032 Nから 810 N まで低下し、低減率は 21.5%になった。つづいて溶融試料の高さを10 mmから 20 mmまで変化させたときの衝撃軽減特性を測定した。駆動電圧は 80 Vrms一定とした。超音波振動を加えることにより、いずれの場合も衝撃力が低減した。溶融試料の高さが 20 mm のときに衝撃力の最大値は 802 N から 586 Nまで低下し、低減率は 26.9%になった。

Ultrasonic vibration is used to soften the object. The ultrasonic vibration is used to melt the resin. The impact force is reduced. 50 mm diameter ultrasonic vibrator (BLT) The resonance frequency is about 19.5 kHz. The impact of the hammer is not easy. The impact force is measured at the bottom of the test bench. The melt test sample is 11.5 mm in diameter and the adhesive (HMA) is used. Ultrasonic vibrator tip HMA contact, static pressure, impact force The ultrasonic vibrator holds the top plate of the housing and impacts the impact force with the hammer. Measurement of radial vibration distribution of ultrasonic vibrators by means of ultrasonic vibration meter The amplitude of vibration in the radial direction at the tip of the piezoelectric element is large, and the amplitude of vibration in the radial direction at the tip of the piezoelectric element is large. The high voltage and impact reduction characteristics of molten test samples were measured based on the measurement parameters. Measurement of shock attenuation characteristics of dynamic voltage from 0 Vrms to 80 Vrms The melt test sample height is 10 mm and must be 10 mm. The increase of dynamic voltage and the decrease of impact force The maximum value of ultrasonic vibration and impact force is 1032 N and 810 N respectively, and the reduction rate is 21.5%. The height of the melt sample was measured from 10 mm to 20 mm, and the impact attenuation characteristics of the melt sample were measured. Power supply voltage of 80 Vrms is constant. Ultrasonic vibration is increased, and the impact force is decreased. The maximum value of impact force of melt sample is 20 mm and the decrease rate is 26.9%, which is 802 N and 586 N.

项目成果

直径 50 mm のボルト締めランジュバン型振動子を 用いた超音波溶融による衝撃軽減特性

使用直径为 50 mm 的螺栓连接朗之万型振动器通过超声波熔化实现减震特性

• 发表时间: 2023
• 作者: 鈴木厚行;田中悠希;丸田 昂平;藤川 大輝;木村 翼;則安 聡至
• 通讯作者: 則安 聡至