制振について

制振について教えて下さい．制振を行うために質量を付加していくことがあると思うのですが，この質量の変化は元の質量に対して何％ぐらいまで変化するのでしょうか？変化が大きすぎると性能が損なわれますか？どうか回答お願いします．

No.3 ベストアンサー 回答者： semi-zzz 回答日時： 2006/06/26 17:28

分野が違うと異なるかもしれませんが、参考までに

＞制振を行うために質量を付加していくことがあると

先ず言葉の定義ですが、質量を負荷することにより対象物の固有周期を変化させて防振する方法があります。これは１質点系でモデル化できます。この場合は相当大きな質量が必要です。

でもお聞きになりたいのは、そういう方法ではなく、２質点系にモデル化できるタイプの制振、すなわち対象物と同じ固有周期を持つ振動系を付加することにより付加振動系に共振を起こさせ、対象物の振動エネルギーを吸収させる方法だと推定しました。以下はこちらのケースについての回答です。

建築分野では、同調質量形式のダンパー（TMDとかダイナミックダンパーと呼んでいます）の質量は建物総質量の３％ぐらいが最適な質量といわれています。

この値は海外の研究論文が元になっているようですが（元論文の詳細は忘れましたが理論的に導き出したとものだったと記憶しています）、風応答などによる自励振動など比較的定常振動に対して扱われており、地震動のような非定常振動については、もっと大きな質量比（１０％ぐらい）が必要と言われています。

質量比が小さいと効果が出ませんし、大きい方が一般的には効果が出ます。理論的には１００％の質量をかけると、外力による対象物の振動は０となります。
しかし、付加質量が大きすぎると元の対象物に積載荷重として大きな負担をかけることになりますので構造上の問題が発生します。

建築分野ではバブル期前後にこの種の研究がよく行われていましたので、その当時の論文を見ると、実例などがよく出ていますので、調べてみてはどうでしょうか？

No.2 回答者： banbanjump 回答日時： 2006/06/26 13:31

振動を低減するために、質量を増やすことは、簡単にできるので良く行われます。

質量を増やして振動が低減するのは、共振点がずれたり、重さや剛性の変化により同じ加振力でも対象物が動きにくくなるなどの理由によります。

制振と言っても、制振の目的や、振動する対象、振動の発生源の状況などによって様々なものがあるので、質量の変化と制振の効果の関係は、この内容によって異なるので、答えようがないと思います。

経験上の話しですが、数多くの実験データなどがあれば、机上で計算できるかもしれませんが、このようなデータがない場合、実際に実験するしかわからないと思います。

No.1 回答者： Willyt 回答日時： 2006/06/26 13:00

　制振にもいろいろあります。

質量を変えて行くのは通常は共振点をずらすことによって結果的に制振を達成するもので、通常は防振と言っています。

　この場合についてのご質問だと解釈してお答えしますと、これは
質量を増やすとこれの平方根に反比例して固有振動数が減少します。これによって共振を避けるのです。

　何％増減させるかは一概に言えません。たとえば車の部品の場合だと時速１８０キロが上限ですから、スピード０の場合とこのスピードによる振動の範囲外に固有振動数を設定しておけばまず共振は起きないということになります。でも軽自動車の場合はそこまでやる必要はありませんよね。その場合はたとえば150キロまでにしておくとか、ケースバイケースの選択になります。

　また質量を増減するのではなくてバネ定数を増減することでも同じ効果が得られます。これとの兼ね合いという事情もあります。