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共振周波数(固有振動数)計測

もし製作された試作機から意図しない振動がでてしまったら、まずは「共振周波数を疑ってみる」のが解決への近道です。この共振周波数と加振源となるエンジンなどの起振力周波数(回転数)が一致したときに振動が増大します。共振周波数を把握して加振源の周波数(回転数)から離すように構造変更することで多くの振動問題は解決します。

共振周波数(固有振動数)はハンマリング試験によって計測します。ハンマリング試験とはインパルスハンマで構造物を加振して励起された振動を加速度ピックアップで計測する試験ですが、決して大きな力は加えず、ほんのわずかな力で加振します。

そして計測された時刻歴波形(加速度/力)をFFT分析することで周波数応答波形(左のグラフ)が求まります。周波数応答波形のピーク周波数(ゲインが増大する箇所)から共振周波数を把握します。

ハンマリング試験のポイントは線形データを取得することです。良好な線形性が確保できていない場合、共振周波数を正確に把握できないばかりか、以下にご紹介する実験モード解析において、不明瞭な固有モードが抽出されてしまいます。

線形性良好なデータを計測するには、基本的にダブルハンマリングに気を付けることですが、そのためには加振力が重要となります。そこで、試験対象構造にあわせてインパルスハンマのサイズを変更します。また、加速度ピックアップは対象構造物に対する質量割合が大きくなるとピックアップの質量分、共振周波数が変化してしまうため、可能な限り小さなピックアップを用います。

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▶モデルコリレーションは正しい実験から

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▶インパルスハンマについて

▶加速度ピックアップについて

▶振動実験(ハンマリング試験)設備のご紹介

実験モード解析(実験モーダル解析、モーダル実験

構造物が共振しているときの変形状態を固有モードと呼びます。固有モードを計測することで低振動化のポイントを把握することができます。固有モードは共振周波数計測の延長線上にあり、計測された周波数応答波形をモード解析することで固有モードが抽出されます。モード解析には専用のソフトウェア「ME’Scope」を用います。

また、固有モードはシミュレーションの精度を向上させる上で欠かせない情報でもあります。固有モードをシミュレーション結果と実験結果で比較することにより、シミュレーションの誤差要因を特定して予測精度を向上させることができます。このプロセスを「モデルコリレーション」と呼びます。

コリレーションがとれたシミュレーションモデルの周波数応答波形は、左のグラフのように実験結果と同様な応答波形となります。

※左のグラフの場合、赤:実験、緑:シミュレーション

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