2 (課程博士(和文))別紙4

機械工学専攻学t余曾雫旨号'

第 189103 号
指導教員

田尻大樹

氏名

2021年

7月

河村庄造

足立忠a青松原真己

5日

論文内容の要旨(博士)
博士学位論文名

近接モードおよび高減衰特性を有する構造物を対象とした実験モード解析法の開発(要旨 1,200字程度)
機械構造物が発する振動や騒音を低減するためには,その対象物の振動特性を把握することが有効になる.その技術として,対象物の振動試験の応答から固有振動数,減衰特性,モド形状などのモード特性を同定する実験モード解析法が開発され,その技術はある程度確立されてぃる.しかしながら今日では,機械構造物の特性の変化や要求の多様性とともに,振動現象が複雑化し,減衰の大小を問わず多くの振動モードが広い周波数領域にわたって励起されるような新たな振動騒音問題が現れ,モード特性の同定においては,いくつかの解決すべき課題が現れてきた本研究では,周波数分解能に起因する課題,対象物が近接モードを有する場合の課題,高減衰特性を有する場合の課題を取り上げ,これらの課題を解決することを目的とする.本論
文は6つの章で構成され,第1章で緒言を述べた後の各章の概要を以下に示す

第2章では,振動系の運動方程式および周波数応答関数(以下, FN)の定式化を行い,従来法であるハーフパワ一法およびモード円適合法の周波数分解能に起因する課題を述べた
さらに,本研究における実験モード解析法の基礎となる直線フィット法の同定理論を説明し,従来法の課題を直線フィット法により解決できるととを数値例により示した第3章では,対象物が近接モードを有し,対象外のモード成分がモード同定に悪影響を及ぼす課題を取り上げた.そして,比較的モードが近接するFRFを対象とする場合にも,モード特性を精度よく同定できる1自由度法を提案した.その方法は, FNの実部と虚部の両方において,対象外のモード成分を振動数に関する多項式で近似し,直線フィット法の同定理論に導入するものである.その多項式の適切な次数を理論的なアプローチで定め,提案法の妥当性と適用性を数値例により検証したところ,良好な結果を得た

第4章では,高減衰特性を有し,かつ二重曲率を持つ周期構造物への周方向縮約法の適用性の課題を取り上げた.初めに,数値例によって,二重曲率を持つ周期構造物の固有関数を三角関数で近似できることを明確にした.次に実験では,周方向縮約法を利用して,振動挙動に関して研究事例のほとんどない二輪車用タイヤを対象にモード特性を同定した.加えて,二輪車用タイヤと自動車用タイヤのモード特性を比較し,二重曲率を持つことに起因するモード特性の特徴を明確にした第5章では,高減衰特性を有する構造物を対象として,減衰の影響のみを小さくする加振法およびモード特性の同定法を提案した.具体的には,対象とする振動モードの減衰が小さくなるような速度フィードバック(以下, FB)加振の方法とゲインの決定方法を提案した.そのように決定したゲインを用いた速度FB加振により, FNを低減衰化してモード特性を同定し,さらに,速度FB加振の影響を補正することで,構造物本来の減衰特性が把握できる方法を構築した.数値例では,高減衰特性を有する多自由度系を対象として提案法の適用性を検証したところ,良好な結果を得た
第6章では,第2章から第5章で得られた成果を総括し,今後の研究の展望を示した

別紙41 (課程博士(英文))
7 5th2021
75,2021

Date of submission (month day, year)
Depadmentof

StudentlD

Mechanical Engineering

NumberD189103

Shozo KaWω11Ura

SupelYisors

TadaharuAdachi
MasamiMatsubara

Applicant'S

Daiki T勾M

nalne

Abstract (Doctor)
Title ofThesis

Development ofexpel'imentalmodal analysis lnethod for structures 、Nith close modes andhigh damping characteristics

Approx.80o words
In orderto reduce t11e vibration and noise generated 6'om mechanicalstructures,it is eaective to understandthe vibration characteristics of tl〕e object. As a teclmique for this end, the experimental modal analysis
Inethod has been developed to identify modal characteristics such as natura1 6'equency, damping
Characteristics, and mode shape 丘'om the response ofthe vibration test ofthe object, and the technique has
been established to some extent. However, today, along 、vith changes in the characteristics of mechanical
Structures a11d diversi5Cation ofrequirements,the vibration phenomenon becomes complicated, a11d there isa new vibration a11d noise problem in which many vibration modes are excited over a wide 丘'equency range
regardless ofthe magnitude of damping characteristics.1n the identi5Cation ofmodal characteristics, someProblemsto be solved have appeared.
The purpose ofthis study is to solve the problems caused by the 負'equency resolution, the proble111S when
the object has dose modes and high damping characteristics. This thesis is composed of six chapters, a11d
the oudine ofeach chapter is shown below.
In chapter l,廿le backgound ofthe research and t11e details ofthe tasks were represented.
In chapter 2, the equation ofmotion ofthe mechanicalstructure and itS 負'equency response alnction (FRF)、Nere fonnulated, a11d the problems caused by the frequency resolution were described in the use of theConventional half‑power method a11d mode circle adaptation method. Furthermore, the identification theory
Of the Hnear 6t method, which is the basis of the experimental modal analysis method in 杜lis study wasexplained and showed thatthe problems ofthe conventionalmethod could be solved by the linearfit method
Using numerical examples.
In chapter 3, the problem that the mechanical S力'ucture has close modes and the non・target mode
Components adversely aaectthe mode identification was taken up. A new one・degree・of‑freedom methodthat ca11 accurately identify mode characteristics even when targeting FRFs whose modes are relatively
Close to each other lNas proposed. The method approximates the non‑target mode components wi壮1

Polynomials related to frequencies in both the real and imaginary parts ofthe FRF and introduces them into
the identification theory ofthe linear fit method. The appropriate order oft11e polynomialwas dete11nined bya theoretical approach. The validiw and applicabiliw of the proposed method 、Nere veri丘ed by numericalexamples, good results、Nere obtained.

In chapter 4, the probleln of applicabiliw of the circumferential reduction method to periodic stnlC加res、vith high dalnping characteristics and double curvature 、Nas taken up. First, it was clarified that theeigenfunctions of periodic structures with double curvature could be approximated by trigonolnetricfunctions by numerical examples. Next, in 杜le experiment, the mode characteristics 、Nere identified for
motorcycle tires, which have few research cases regarding vibration behavior, using the circumferential
reduction method.1n addition, the mode characteristics of motorcycle tires and automobile tires 、Nere

Compared, and the characteristics of the mode characteristics due to having a double curvature 、¥ere
darified.

In chapter 5, a new excitation method in which the damping characteristics ofthe target vibration mode canbe reduced was proposed. specifica11y, a velocily feedback (FB) excitation method and a gain determination
melhod that reduce the damping of ule target vibration mode were proposed. using the velociw FB
excitation method with the feedback gain determined above, the modal characteristics of the reduced
dalnping structure can be identified, and then the original dalnping charactel'istics of the structure can beidenti負ed.1n the numerical exalnple, the applicability of 小e proposed method was verified for amulti、degree・of・介eedom system 、vith high damping characteristics, and good results were obtained.
Chapter 6 Summarized the results obtained in chapterS 2 t0 5 and presented the 御'ospects for 丑lture
research.