数値実験でビジュアルに理解する「実践的」振動工学

構造物の動的な設計や振動対策を適切に行うには、振動の「本質」を十分に理解しておく必要があります。単に、「振動の計算ができる」ということが重要ではありません。振動挙動をどのように捉え、そして、そこで起こっている動的現象の「本質」は何かを考えられるようになることが重要です。 　本セミナーでは、振動の基本となる一自由度振動系の自由振動、固有振動数、強制振動をまず簡単に復習します。 　続いて、振動現象を大きく支配する外力 (加振力) について説明します。計測された変位や加速度から外力を推定することが、振動の発生メカニズムを理解する上で必要です。実際の機器を例に挙げながら、外力と振動応答との関係を説明します。また、振動系を構成する質量、ばね、減衰が振動応答にどのように影響するかを理解しておくことも、振動対策の具体化に必要です。共振問題については、エネルギー的な観点から解説します。これにより、共振現象の物理的 (本質的) な理解につなげてもらいます。 　さらに、構造物の低振動化のために必要な「高減衰設計」の基本的な考え方、「高剛性設計」の基本となる「力の流れ」について解説します。 　なお、本セミナーでは、「動画の利用」および「エクセルによる数値実験」により、振動現象を視覚的に捉えられるように講義を進めます。

1. はじめに
2. 一自由度振動系【振動の基礎】
   1. 自由振動
      1. 運動方程式と固有振動数
      2. 粘性減衰系の挙動
   2. 強制振動
      1. 運動方程式
      2. 時刻歴波形と共振曲線
      3. 力による強制振動・変位による強制振動
      4. 振動の評価量
3. 振動を支配する「外力」を理解する【本質の理解】
   1. 外力と振動応答の関係
      1. 応答から外力を「推定」する
      2. 周波数分析の観点から考える
   2. 外力の種類と応答
      1. 正弦波
      2. ひずみ波
      3. 不規則波
   3. 各種機械要素・装置における外力
      1. 軸受け
      2. 歯車
      3. 空調機など
4. 振動低減のために「何を変更・改善」すべきか【本質の理解】
   1. 外力を小さくすることができればよいのだが
   2. ばね支配・減衰器支配・質量支配
5. 「共振」の本質を理解する【本質の理解】
   1. エネルギー的な観点から見直してみる
   2. 外力がなす仕事とダンパによって消散されるエネルギー
   3. 共振は外力がもっとも効率良く仕事をなした結果起こる現象
   4. 減衰による振動低減の物理的意味
6. 「高減衰設計」を理解する【低振動設計の理解】
   1. 振動エネルギーをダンパに「流す」
   2. 固有振動モードから有効な制振方法を考える
   3. 板の曲げ振動を抑える制振材貼り付けの考え方
7. 「高剛性設計」を理解する【低振動設計の理解】
   1. 構造設計の基本となる「力の流れ」とは何か
   2. 「力の流れ」を読む・適用する
   3. リブ構造の例
• 質疑・応答

演習

※ 2章、3章の講義では、数学 (数式) 的説明に加えて、理解を深めるためにExcelによる数値実験を行います

受講者の声

• 実演を交えて理解が深まった。動画、映像も織り交ぜられておりイメージしやすかった。
• 現在、業務で困っている共振について、独学では理解が追い付かない部分が、本日のセミナーを受講することで概要がわかってきました。まだ、理解が追い付かない部分もあるので、いただいた資料や教科書などで内容を精査し、学んでいきたいと思います。
• 理論的、数式的な事をイメージできる内容で、非常に理解が進みました。ありがとうございました。復習して更に理解を進めたいと思います。
• 講座紹介に書かれていた通り、実践的、本質的な内容で大変良かったです。
• 振動工学は習ったことが無く、分析波形の考察も本当の意味で理解できていなかったが、今回の講座で本質の理解に近づいたと思いました。又、実践的で有意義な講座だと思います。