論文・セミナー

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発表論文

日本機械学会

  • 日本機械学会 2013年度年次大会 2013-09
    モ-ド応答の観点に基づく測定デ-タノイズ除去手法の提案

    同時に測定した複数の測定点のデータから,ノイズ成分を取り除く手法を提案する.振動の測定データが,限られたモード応答の重ね合わせならば,全ての周波数特性は共通な少数の周波数特性の重ね合わせとして表される.
    また,各周波数で変化する変形モードについても共通な変形パターンの重ね合わせとして表される. 逆に,共通でない特定の周波数にしか現れない変形モードや,特定点にしか現れない周波数特性はノイズとみなせる.共通成分を特異値分解により抽出し,この 成分だけで再合成すればノイズを低減できる.

  • 日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2013 2013-08
    モ-ド応答の観点に基づく測定デ-タノイズ除去手法の提案

    同時に測定した複数の測定点のデータから,ノイズ成分を取り除く手法を提案する.振動の測定データが,限られたモード応答の重ね合わせならば,全ての周波数特性は共通な少数の周波数特性の重ね合わせとして表される.また,各周波数で変化する変形モードについても共通な変形パターンの重ね合わせとして表される.逆に,共通でない特定の周波数にしか現れない変形モードや,特定点にしか現れない周波数特性はノイズとみなせる.共通成分を特異値分解により抽出し,この成分だけで再合成すればノイズを低減できる.

  • 日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2013 2013-08
    慣性力を考慮した非線形サブモデリング解析手法の開発

     自動車部品は複雑な荷重及び振動下で使用されていることが多い。対象とする機械要素の実稼動中の応力を数値解析により精度良く予測するには、機械要素の運動や変形を再現する必要がある。一方、締結部品間の接触面は接触摩擦境界であり、力学的に非線形性の強い状態にある。従って、締結物の変形を精度良く予測するには、これらの非線形性を考慮した解析を行う必要がある。しかし、一般に非線形問題は多くの計算コストを要するため、モデル自由度が大きい機械要素全体の解析において、接触や塑性といった非線形性を積極的に導入することは現実的とは言い難い。
     籾井らは、ボルト締結物の実稼働中の運動や変形、接触や塑性といった非線形性を考慮しつつ、現実的な計算コスト内で、ボルトねじ部に生じる応力を予測するサブモデリング解析手法を構築し、自動車用エンジンへの適用を行った。しかしながら、上記手法では、実際の過渡応答現象に含まれている動的挙動の影響は考慮されておらず、その影響が支配的な変形モードは厳密には扱うことができなかった。
     そこで、より厳密な応力評価を目的として、全体系の動的挙動からサブモデル系内に生じる慣性力の影響を考慮する新しいサブモデリング解析手法を開発したので紹介する。

  • 機械学会 No.12-128講習会 機械の振動・騒音低減と快音設計に役立つ解析技術
    音響実験,音響解析の注意点

    自動車の動力源に電動機が広汎に用いられるようになったことで、動力源に起因する振動騒音問題の力点が変化してきた。具体的には数100Hz以下の固体伝播音を対象としてきた騒音対策から、数100Hz以上、10kHz程度の騒音(空気伝播音とは限らない)に比重が移ってきた。本講演では乗用車での高周波数帯域の騒音予測、および対策で得られた知見に基づき、「音響実験,音響解析の注意点」を説明する。

    本講演のトピックス
    ○相反性を利用した音響感度(固体伝播音)計測
    ○相反性の成立性の実際
    ○高周波領域での音響感度特性の実際
    ○音響伝達係数(空気伝播音)計測
    ○音源のキャリブレーション時の注意点
    ○空気伝播音予測の例
    ○空間形状と放射特性
    ○SEAの適用検討

  • 日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2012
    全系モードから分系モードを抽出する手法の提案

     著者は有限要素法による現構造の振動や騒音解析結果を利用して,構造変更の効果を短時間で予測する手法を提案し,モーダル差分構造法と称した.更に他構造と結合する境界点の静特性を表すGuyanの静縮約と組み合わせることで,構造変更予測精度の向上を行った.
     この手法を応用すれば,車体など複雑構造物の有限要素法による全体構造のモード(全系モード)から,部分構造の特性を求めることが可能である.本研究では,この特性の直行化により,部分構造のモード(分系モード)を抽出する手順を示す.また,全系モードと分系モードの関係をモードエネルギ分担率に着目して考察し,従来手法との比較より,その妥協性と優位性を示す.

  • 日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2011 ワークショップ資料集2011-09
    D&D2011ワークショップ(音響編) 実験手法
  • Journal of System Design and Dynamics 2011-03
    A Comparison between Modal Differential Sub-Structure Method and Conventional Component Modal Synthesis Methods

    Modal differential sub-structure method which can quickly predict effects of structural modifications has been proposed by the authors. This method is a kind of component modal synthesis and utilizes dynamic current characteristics of modification structure. The method is convenient because it does not require the user to determine the structure modification segmentation beforehand and the user can choose it after checking dynamic characteristics of current structure. This paper elucidates the difference of formulation between the proposed method and conventional methods. As with other component modal synthesis methods, however, the predictions of effects of structural modifications with this method involve errors. In this paper, a technique to reduce those errors is proposed and the method is compared with conventional methods in terms of error reduction effect and computational efficiency.

  • 第336回振動談話会 2011-03
    最近の自動車NV CAEにおける課題と取り組み
  • 日本機械学会論文集C編 2011-02
    モーダル差分構造法における特異性に関する考案

     著者は有限要素法による現構造の振動や騒音解析結果を利用して,構造変更の効果を短時間で予測する手法を提案し,モーダル差分構造法と称した.本手法は構造変更しない区分を小さな自由度で表現する縮約構造と することで効率化を行っているが,こうした考え方は従来の区分モード合成法と共通する.
     既報にて従来手法である拘束モード法と不拘束モード法を取り上げ,その定式化・精度・効率をモーダル差分構造法と比較した.その結果,提案手法では現構造の結果を分析してから変更区分を決めることができ,全体構造のモード座標を利用するため効率的な縮約構造の作成が可能であることを示した.また,構造変更効果の予測に関しても実用的な精度を有しており,こうした利便性と実用性により,既に実際の設計現場でも利用されてきている.さらに,Guyanの静縮約を組み合わせれば予測精度の改善が可能であり,この結果得られる定式化は不拘束モード法や拘束モード法を含むより一般的な区分モード合成法となることを報告している.
     従来の区分モード合成法では,座標変換行列に区分の固有モードを利用しており,変換行列の成分は独立である.しかし提案手法では,ある特定の条件下で変換行列が冗長となる場合がある.この結果ひき起こされる問題を明らかにし,これが発生する条件と回避する方法について考察を行う.

  • D&D2010 v_BASEフォーラム 2010-9
    エンジン吸気系の実稼動振動騒音解析
  • 日本機械学会 論文集C編76巻768号 2010-8
    モーダル差分構造法とGuyanの静縮約による区分モード合成法の一般化

    有限要素法による現構造の振動や騒音解析結果を利用して,構造変更の効果を短時間で予測する手法を提案し,モーダル差分構造法と称した.本手法は構造変更しない部分を小さな自由度で表現する縮約構造とすることで効率化を行っているが,こうした考え方は従来の区分モード合成法と共通する部分で,提案手法は区分モード合成法に属するものと捉えることができる.
     既報にて従来手法として拘束モード法と不拘束モード法を取り上げ,その定式化・精度・効率を比較した.その結果,提案するモーダル差分構造法では,あらかじめ現構造の計算結果を用意しておく必要はあるが、結果を分析してから変更部位を決めることができ、計算結果を再利用するため効率的な部分構造の作成が可能であることを明らかにした.こうした利便性と実用性により,実際の設計現場でも利用されてきている.
     このモーダル差分法合成法の構造変更予測精度向上を目的として,拘束モード法に利用されている他構造と結合する境界点の静特性を表すGuyanの静縮約との組み合わせを検討する.その結果得られる定式化は,どのような変形モードとも組み合わせることができ,拘束モード法を含むより一般的な区分モード合成法となることを示す.また,利用する変形モードをうまく用意すればより効率的で精度の高い縮約構造が作成できる可能性を示す.

  • 日本機械学会 論文集C編76巻763号 2010-3
    モーダル差分構造法と従来手法の比較

    有限要素法による現構造の振動や騒音解析結果を利用して,構造変更の効果を短時間で予測する手法を提案し,モーダル差分構造法と称した.本手法は構造変更 しない部分を小さな自由度で表現する縮約構造とすることで効率化を行っているが,こうした考え方は区分モード合成法と共通し,提案手法は区分モード合成法に属するものと捉えることができる.
     モーダル差分構造法では,あらかじめ現構造の計算結果を用意しておく必要はあるが,結果を分析してから変更部位を決めることができ,計算結果を再利用するため効率的な部分構造の作成が可能である.こうした点が従来手法にない特徴として挙げることができ,実際の設計現場でも利用されてきている.
     そこで本研究では,縮約構造を現構造の計算後に作成する場合を想定し,モーダル差分構造法を従来手法と比較してその有効な適正範囲・位置づけを明確にする.従来手法としては,区分モード合成法の中でも最も利用されている拘束モード法と,モード自由度のみで部分構造を表現するという部分が共通する不拘束モード法を取り上げ,定式化の違いによる効率と精度について考察する.

  • 日本機械学会 モード解析研究会 2009-10
    締結面が剛と見なせる構造物の伝達関数モデル構築手法
  • 日本機械学会 RC-D5話題提供 2008-11
    自動車の構造-音響連成解析における課題、こもり音、TPAについて
  • Dynamics & Design Conference2008 2008-9
    モーダル差分構造の冗長性に関する考察

     第一著者は変更前の解析結果から,変更部の構造の影響を取り除いて作成するモーダル差分構造と呼ぶ部分構造を提案している(図A1).この取り除く作業を物理自由度の数に比べて非常に小さな変更前の全系のモード座標上で実施し,未変更部分の特性を境界部に集約して表現する.これを新構造と組み合わせることで,効率的に構造変更後の特性を求めることができる手法である.
     あらかじめ構造変更する部位を決めておく必要が無いため,計算結果を分析してから部分構造を作成することができ,変更部分に全く異なる構造を用いることが可能で,構造変更の自由度も高い.このような長所を持ち,製品開発の流れを変えることなく効率化が可能なため,実際の設計現場でも利用されてきている.
     しかし,構造変更部分のみが振動し,他の部分が振動しない全系固有モードがあったとすると,このモードに対応するモーダル差分構造の分担質量は0となる.もともと固有モードの計算は,質量行列の逆行列が計算できる必要があるのに対し,このような場合には,系全体の質量行列が特異となり固有モードが計算できないことがある.この問題は通常の利用で問題となることはほとんどないが,以下のような条件で起こりやすくなる.
     (1)取り除く部分が大きい場合
     (2)対象周波数が高い場合
     (3)機構モードを含むような一体構造でない場合
     質量行列が特異な場合に,質量行列を対角化して各モードの質量寄与を線形独立なものとすれば,その固有値が非常に小さなものに対して,構造変更部位のみが変形する図A2に示すようなマスレスモードが得られる.この変形は未変更部分の特性を表すには必要のないもの,逆に未変更部分では表現できないものであり,これを拘束することで,計算精度の悪化を伴わずに,特異性を排除できることがわかった.また,この固有値の大きさにより特異性の判断が可能で,マスレスモードの数を特定できることが確認できた.
     このマスレスモードを排除する機能を組み合わせることでモーダル差分構造の計算安定性が向上し,より有効な手法とすることができた.

  • 第30回モード解析研究会 2007-7
    実験モード解析を用いたエンジンマウント剛性値測定方法
  • Review of Automotive Engineering27 2006-10
    Study for Efficient Simulation of a Full-Vehicle System in the Mid-Frequency Range Using the Modal Synthesis Method
  • 日本機械学会講習会「振動解析入門」 2006-9
    CAEによるモデル化と振動解析

     CAEとはComputer Aided Engineeringの略で、性能や品質をコンピュータで計算して設計に利用することを指し、コンピュータの性能向上により、振動問題に対しても設計現場で広く利用されてきています。以下にその代表的な利用方法を紹介します。
     一定回転で回る機械などでは、起振力の周波数が決まっています。この場合、計算モデルを用いて求めた共振周波数が、入力周波数に近づかない構造を検討します。
     自動車のように定常運転のない機械に関しては、起振力を計算モデルに入力して応答を計算し、特定の速度や回転数で問題となる振動を起こさない構造を検討します。定常的な振動であれば周波数領域での計算を、機械の始動時などの過渡的な現象を扱う場合には時間領域の応答計算をします。 また、世の中には安定でない振動(自励振動)というものがあります。この代表的なものが、飛行機のフラッターで、羽根はその変形により変化する流体力を受けており、ある条件下では空気と羽根の間で収束しない力の循環が起こります。このような自励振動に対しては、複素固有値解析などを用いて安定性を評価します。 以上のように、現象に適した手法を用いるといろいろな検討ができます。ただ、うまく解決するには、起こっている問題をよく調査して現象メカニズムを予想し、その仮定に基づいたモデル化をすることが非常に重要になります。

  • Dynamics & Design Conference 2006-8
    音響パワーモードを用いた構造物の放射音低減手法

     機械の高性能・高効率化に加え,最近は機械の静粛性も重要視 されつつある.機械の静粛化を達成するためには振動対策が肝要 である.しかし,構造物が有する音響放射特性を無視した振動対 策は,逆に放射音の増大を招く可能性があるという研究報告が出 されており,構造物のもつ音響放射特性を考慮した対策が必要と なる.そこで本論文では,構造物が有する音響放射特性である音 響パワーモードを考慮した放射音低減手法の開発と,この手法を 一般構造物へも適用できるよう,FEM とBEM を援用した音響パ ワーモード導出方法を確立することの2 つを目的としている.

  • Dynamics & Design Conference 2006-8
    動的解析における主成分モードの抽出法

     近年,コンピュータの性能が大幅に向上し,また大規模モデルに対応する高速な固有値解析手法が現われてきていることから,実際の製品開発の中でもモーダル法を用いた振動解析をより高周波まで行うようになってきている.しかし,着目する周波数内のモード密度が高くなると個々のモード寄与が分散してしまい,主要なモードの特定が困難となる.
     このような領域では,ピークを形成する特定周波数の実稼動モードを調査し,これに影響する部位を特定して改善内容の検討を行うことが多い.ところが,この方法では他の周波数への影響はわからず,現象の全体像を把握することは難しい.そこで,固有モード寄与では分析が難しい,モード密度の高い領域や高い減衰が点在する系においても,現象を支配する主要な変形モード(主成分モード)を抽出する手法を開発した.
     特定の現象に絞って考えると,その系に入力される加振力(加振点や加振パターン)は限られており,必ずしも全ての固有モードが必要なわけではない.応答行列を特異値分解することで,励起されないモードを取り除き,同時に加振されるモードをまとめることができるため,応答に最もよく現われものから順に主成分モードを抽出することができることがわかった.
     この主成分モードを用いると,非常に少ない自由度で現象を表現することが可能で,応答を寄与率の高い成分に分解できる.このため,現象の把握が容易で,低減検討を行うのに非常に有効である.
     また,応答行列に重み付け等の工夫を加えると,抽出される主成分モードをコントロールし,効率よい低次元化や,現象分析に向いたモードを得られることがわかった.

  • Review of Automotive Engineering 2006-2
    Efficient Approach for Structural Modification Analysis
  • 日本機械学会 RC206 次世代統合CAD/CAEシステムの開発とその適用 第10回 2005-3
    複雑な振動問題への有限要素法シミュレーションの適用例
  • 日本機械学会 機械力学・計測制御部門講演会 v_BASEフォーラム 2004-9
    非線形振動シミュレーションの取り組み
  • 日本機械学会 機械力学・計測制御部門講演会 v_BASEフォーラム 2004-9
    ブレーキの騒音対策
  • 日本機械学会 機械力学・計測制御部門講演会 v_BASEフォーラム 2004-9
    剛体運動推定法の活用事例
  • 日本機械学会 D&S講演会 No.03-27 2003-10
    制御特性を含めた振動解析事例紹介

    現在,様々な設計・開発現場では,製品の開発期間の短縮と付加価値の向上という,相反する要求に直面している.これらの要求に応えるためには,初期設計段階において,如何に完成度の高い構想設計が出来るかが重要なキーポイントとなり,CAE技術の高度な活用が望まれる.
    特にメカトロニクス製品においては,構造系-制御系の連成によって引き起こされる実稼動時の振動特性予測が設計者にとって有益な情報となる.この予測解析を,簡便に且つ妥当な精度を保って設計サイクルの初期段階に組み入れる事が可能であれば,先に述べた完成度の高い構想設計に繋がると考えられる.
    ところで,構造-制御連成解析と言えば,制御系解析ソフトウェアを用いる事が一般的である.これらは,制御設計には適しているものの,特に構造系の弾性特性に着目した最適化を行う場合,弾性特性の組み込み作業が煩雑となる.
    そこで著者らは,汎用構造解析ソフトウェアであるMSC.Nastranにより構築した構造系モデル内に,TF bulk dataを利用した制御系モデルを組み込む事で,メカトロニクス製品の構造-制御連成解析を実施している.
    本報は,事例の概要紹介を目的に,実在のメカトロニクス製品を大幅に単純化した例題を用いながら,上記手法の有用性について示すと共に、iSIGHTによるセンサ位置の最適化解析事例を示す.

  • ATEM'03, JSME-MMD.Sep.10-12,2003
    Impact force identification of CFRP laminated plates using PZT sensors

    The information of applied external forces is very important and useful in the assessment of integrity of structures. An identification method of impact force is presented in this paper. First, the relation between force histories and strain responses is formulated based on the finite element method (FEM). By applying this formulation, an error vector that indicates the force location is defined with strain responses measured at multiple points in a structure. The inverse problem can be solved with the conventional least-square method, but in an actual system, the identified force history has a large oscillation because of the influence of measurement noise and FEM modeling error. To overcome this difficulty, second, the present paper proposes a reliable force identification method that imposes the penalty on the derivative of the force history. The present method has been applied to carbon fiber reinforced plastic (CFRP) laminated plates with a SMART Layer embedded lead zirconate titanate (PZT) piezoelectric sensors. The experimental results for two kinds of plates are reported in this paper. According to the results of force location and history identification, the validity of the present method is verified, and the influence of the modeling error involved in the finite element model is discussed.

  • 第12回設計工学・システム部門講演会 2002-11
    パワーステアリング油圧配管振動解析
  • 日本機械学会 2002年度 年次大会 2002-9
    脱水モードにおける全自動洗濯機振動特性解析
  • 日本機械学会 機械力学・計測制御部門講演会 v_BASEフォーラム 2002-9
    イナーシャプロパティの推定法
  • 日本機械学会 第11回設計工学・ システム部門講演会 2001-11
    油圧パワーステアリング用ベーンポンプの放射音解析
  • 日本機械学会 第10回設計工学・システム部門講演会 講演論文集[No.00-34]2001-1
    T/Mコントロールケーブル振動伝達特性解析
  • 日本機械学会 第10回設計工学・システム部門講演会 講演論文集[No.00-34]2001-1
    移動荷重問題のADAMS/Flexへの適用について
  • 日本機械学会 機械力学・計測制御部門 第4回最適化シンポジウム講演論文集[No.00-27]Oct-6,2000
    汎用解析プログラムNASTRANを用いた3次元形状最適化解析
  • 日本機械学会 第9回設計工学・システム部門講演会 講演論文集[No.99-27]1999-11
    弾性特性を考慮した時系列機構解析手法の開発
  • 日本機械学会 年次大会講演論文集I, W23, 1999-7
    実験と一元化した提案型の受託解析
  • 日本機械学会 講演会論文集 [No.97-76]
    機構解析によるジェットコースターの走行シミュレーション
  • 日本機械学会 第7回設計工学・システム部門講演会 講演論文集 [No.97-69]1997-11
    車室内騒音改善手法の紹介
  • 日本機械学会 D&D'97 21世紀のダンピング技術シンポジウム講演論文集 [No.97-10-1]1997-7
    車体パネル多層制振構造の解析
  • 日本機械学会 第7回環境工学総合シンポジウム'97講演論文集 [No.97-2] 1997-7
    油圧制御システムの振動低減(パワーステアリングに関する実験、解析アプローチ)
  • 日本機械学会[N0.96-45]設計工学・システム部門講演会講演論文集 1996-10
    車室内騒音伝達経路解析システムの紹介
  • 日本機械学会[No.96-10] 材料力学部門講演会講演会論文集(Vol. A)1996-10
    成長歪法を用いた形状最適化ルーチンの開発と自動車部品への応用
  • 日本機械学会[N0.96-15]全国大会講演論文集(I)1996-9
    自動車のパワーステアリング配管系振動解析
  • 日本機械学会 講演会論文集(IV)1995-3
    成長歪み法を用いた形状最適化ルーチンの開発
  • 日本機械学会 講演会論文集(I)1995-3
    収束計算手法を適用した自動車の非線形乗り心地解析
  • 日本機械学会[N0.930-63]全国大会講演論文集(Vol. E)1993-10
    複素固有値解析を用いたブレーキ鳴きシミュレーション手法の開発
  • 日本機械学会[No.930-42]機械力学・計測制御講演論文集(Vol. B)1993-7
    エンジン吸気系騒音予測手法の開発
  • 日本機械学会 計算力学講演会 No.900-69 1990-10
    汎用FEMプログラムを利用した成長ひずみ法による3次元形状最適化
  • 日本機械学会 D & D講演会 No.900-44
    フレーム付き車両のキャブシェイク解析

ISIDグループ

  • INFORMATION SERVICES INTERNATIONAL-DENTSU, LTD.

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