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JP7401908B2 - Vibration damping device - Google Patents

Vibration damping device Download PDF

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JP7401908B2
JP7401908B2 JP2020082339A JP2020082339A JP7401908B2 JP 7401908 B2 JP7401908 B2 JP 7401908B2 JP 2020082339 A JP2020082339 A JP 2020082339A JP 2020082339 A JP2020082339 A JP 2020082339A JP 7401908 B2 JP7401908 B2 JP 7401908B2
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特許法第30条第2項適用 令和1年7月1日 https://www.akita-pu.ac.jp/system/me/tomioka/index.html https://www.akita-pu.ac.jp/system/me/tomioka/富岡研究室紹介20190515_p3.pdf https://www.akita-pu.ac.jp/system/me/tomioka/researches/index.html 令和2年2月20日 第1回本莊由利テクノネット 令和2年4月1日 https://www.akita-pu.ac.jp/system/me/tomioka/index.html https://www.akita-pu.ac.jp/system/me/tomioka/第1回%20本莊由利テクノネットポスター発表20200220_樋口.pdfArticle 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies July 1, 2020 https://www. akita-pu. ac. jp/system/me/tomioka/index. html https://www. akita-pu. ac. jp/system/me/tomioka/Tomioka Laboratory Introduction 20190515_p3. pdf https://www. akita-pu. ac. jp/system/me/tomioka/researches/index. html February 20, 2020 1st Yuri Honsho Techno Net April 1, 2020 https://www. akita-pu. ac. jp/system/me/tomioka/index. html https://www. akita-pu. ac. jp/system/me/tomioka/1st %20 Yuri Sho Techno Net Poster Presentation 20200220_Higuchi. pdf

本発明は、構造物から発生する騒音と弾性振動を低減する制振装置に関する。 The present invention relates to a vibration damping device that reduces noise and elastic vibration generated from a structure.

鉄道車両や航空機といった高速かつ軽量化が求められる構造物では、構造物から発生する騒音と弾性振動が問題とされている。構造物から発生する騒音と弾性振動を低減する振動低減デバイスのひとつとして、粘弾性体の水平方向の弾性変形による弾性振動モードを活用した動吸振器が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 BACKGROUND ART Noise and elastic vibration generated by the structures are considered problems in structures such as railway vehicles and aircraft that are required to be fast and lightweight. As one type of vibration reduction device that reduces noise and elastic vibration generated from structures, a dynamic vibration absorber that utilizes an elastic vibration mode caused by horizontal elastic deformation of a viscoelastic body has been proposed (for example, Non-Patent Document 1). reference).

Michel Azoulay, Alexander Veprik, Vladimir Babitsky and Neil Halliwell, Distributed absorber for Noise and vibration Control, Shock and Vibration, Shock and Vibration 18 (2011) 181-219 DOI 10.3233/SAV20100608 IOS PressMichel Azoulay, Alexander Veprik, Vladimir Babitsky and Neil Halliwell, Distributed absorber for Noise and vibration Control, Shock and Vibration, Shock and Vibration 18 (2011) 181-219 DOI 10.3233/SAV20100608 IOS Press

しかしながら、従来技術では、弾性体の水平方向の弾性変形による弾性振動モードを活用しており、弾性振動モードの固有振動数を任意に調整することは困難であることから、制振対象ごとに固有振動数が異なる一般の構造物の弾性振動を低減する制振デバイスを構成することが困難である。また、構造物の弾性振動は多数の固有振動モードを有することから、効果的な振動の低減には複数の固有振動モードを同時に制振することが必要になるが、弾性振動モードを任意に調整できないため、複数の固有振動モードを同時に制振することが困難である。 However, conventional technology utilizes an elastic vibration mode caused by horizontal elastic deformation of an elastic body, and it is difficult to arbitrarily adjust the natural frequency of the elastic vibration mode. It is difficult to construct a vibration damping device that reduces the elastic vibrations of general structures with different vibration frequencies. In addition, since the elastic vibration of a structure has many natural vibration modes, effective vibration reduction requires damping multiple natural vibration modes at the same time, but the elastic vibration modes can be adjusted arbitrarily. Therefore, it is difficult to damp multiple natural vibration modes simultaneously.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決し、構造物が有する複数の固有振動モードを同時に制振するマルチモード制振を実現することができる制振装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a vibration damping device that can solve the above problems and realize multi-mode vibration damping that simultaneously damps a plurality of natural vibration modes of a structure. The purpose is to provide

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の制振装置は、粘弾性体に質量体が埋め込まれて構成される複数個の制振体と、
複数個の前記制振体をそれぞれ収納する孔が形成された支持体と、を備え、複数個の前記制振体の固有振動数は、制振対象の構造物が有する2以上の固有振動数にそれぞれ相当する値に振り分けられていることを特徴とする。
さらに、本発明の制振装置は、前記支持体は、変形しない材料で構成されていること特徴とする。
さらに、本発明の制振装置は、前記制振体の固有振動数は、前記質量体の大きさもしくは質量と、前記粘弾性体の大きさもしくは材料特性との組み合わせによって調整されていても良い。
さらに、本発明の制振装置は、複数個の前記制振体におけるそれぞれ前記粘弾性体は、同一の材料特性を有し、
前記制振体の固有振動数は、前記質量体の大きさと、前記粘弾性体の大きさとの組み合わせによって調整されていても良い。
さらに、本発明の制振装置は、前記質量体は、3次元方向で振動可能に前記粘弾性体に埋め込まれていても良い。
さらに、本発明の制振装置は、前記粘弾性体及び前記質量体は、球体であっても良い。
また、本発明の制振装置は、粘弾性体に質量体が埋め込まれて構成される制振体と、前記制振体を収納する孔が形成された支持体と、を備え、前記質量体は、3次元方向で振動可能に前記粘弾性体に埋め込まれ、前記粘弾性体もしくは前記質量体の大きさは、前記質量体が振動する方向によって異なり、前記質量体の多方向への振動の固有振動数が独立に調整されていることを特徴とする
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
The vibration damping device of the present invention includes a mass body embedded in a viscoelastic body.multipleVibration damperand,
a support body having holes formed therein for accommodating each of the plurality of vibration damping bodies;It is characterized in that the natural frequencies of the plurality of damping bodies are divided into values corresponding to two or more natural frequencies of a structure to be damped.
Furthermore, the vibration damping device of the present invention is characterized in that the support body is made of a material that does not deform.
Furthermore, in the vibration damping device of the present invention, the natural frequency of the vibration damping body may be adjusted by a combination of the size or mass of the mass body and the size or material properties of the viscoelastic body. .
Furthermore, in the vibration damping device of the present invention, each of the viscoelastic bodies in the plurality of vibration dampers has the same material properties,
The natural frequency of the damping body may be adjusted by a combination of the size of the mass body and the size of the viscoelastic body.
Furthermore, in the vibration damping device of the present invention, the mass body may be embedded in the viscoelastic body so as to be able to vibrate in three-dimensional directions.
Furthermore, in the vibration damping device of the present invention, the viscoelastic body and the mass body may be spherical bodies.
Further, the vibration damping device of the present invention includes a vibration damping body configured by a mass body embedded in a viscoelastic body, and a support body in which a hole for accommodating the vibration damping body is formed, and the mass body is embedded in the viscoelastic body so as to be able to vibrate in three-dimensional directions, and the size of the viscoelastic body or the mass body varies depending on the direction in which the mass body vibrates, and the size of the viscoelastic body or the mass body varies depending on the direction in which the mass body vibrates in multiple directions. Characterized by independently adjusted natural frequencies.

本発明は以上のように構成されているので、複数個の制振体10の固有振動数を制振対象の構造物20が有する2以上の固有振動数に応じてそれぞれ簡単に設定することができ、構造物20が有する複数の固有振動モードを同時に制振するマルチモード制振を実現することができる。 Since the present invention is configured as described above, the natural frequencies of the plurality of damping bodies 10 can be easily set according to two or more natural frequencies of the structure 20 to be damped. Therefore, it is possible to realize multi-mode vibration damping that simultaneously damps a plurality of natural vibration modes of the structure 20.

本発明に係る制振装置の実施の形態の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing the configuration of an embodiment of a vibration damping device according to the present invention. 図1に示す制振装置と動吸振器との対応関係を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the correspondence between the vibration damping device and the dynamic vibration reducer shown in FIG. 1. FIG. 本発明に係る制振装置の数値計算モデルを示す図である。It is a figure showing the numerical calculation model of the damping device concerning the present invention. 図3に示す制振体の固有振動数と粘弾性体及び質量体の大きさ(質量)との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the natural frequency of the damping body shown in FIG. 3 and the size (mass) of the viscoelastic body and the mass body. 図3に示す制振体の質量体の直径を変化させた場合の固有振動数の変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a change in the natural frequency when the diameter of the mass body of the damping body shown in FIG. 3 is changed. 図1に示す制振装置によって制振する構造物の例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a structure whose vibration is damped by the vibration damping device shown in FIG. 1. FIG. 図1に示す制振装置の制振効果の実証例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a demonstration example of the damping effect of the damping device shown in FIG. 1; 本発明に係る制振装置の他の実施の形態の構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the composition of other embodiments of the damping device concerning the present invention.

次に、本発明を実施するための形態(以下、単に「実施の形態」という)を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態の制振装置1は、図1を参照すると、粘弾性体2と、粘弾性体2に埋め込まれた質量体3とからなる複数個の制振体10(10a、10b)と、複数個の制振体10(10a、10b)を支持する支持体4を備えている。
Next, modes for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as "embodiments") will be specifically described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, the vibration damping device 1 of the present embodiment includes a plurality of vibration damping bodies 10 (10a, 10b) each including a viscoelastic body 2 and a mass body 3 embedded in the viscoelastic body 2. , a support body 4 that supports a plurality of damping bodies 10 (10a, 10b).

粘弾性体2及び質量体3は、いずれも球体であり、互いの中心が一致するように、質量体3が粘弾性体2に埋め込まれている。そして、複数の制振体10(質量体3が埋め込まれた粘弾性体2)は、粘弾性体2とほぼ同一の直径を有する複数の球状内部空間にそれぞれ収納されている。 Both the viscoelastic body 2 and the mass body 3 are spherical bodies, and the mass body 3 is embedded in the viscoelastic body 2 so that their centers coincide with each other. The plurality of damping bodies 10 (the viscoelastic bodies 2 in which the mass bodies 3 are embedded) are each housed in a plurality of spherical internal spaces having substantially the same diameter as the viscoelastic bodies 2.

粘弾性体2は、粘性と弾性とを有する公知の材料(エラストマー等)で構成され、例えば、天然ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゲル等で構成することができる。粘弾性体2は、図2に示すように、動吸振器において、質量mを支持するバネk及び減衰器(ダンパ)cに相当する役割を担う。 The viscoelastic body 2 is made of a known material (such as an elastomer) having viscosity and elasticity, and can be made of, for example, natural rubber, urethane rubber, silicone gel, or the like. As shown in FIG. 2, the viscoelastic body 2 plays a role corresponding to a spring k supporting a mass m and a damper c in a dynamic vibration absorber.

質量体3は、粘弾性体2に埋め込まれた状態で振動可能な質量を有する材料で構成され、図2に示すように、動吸振器において、バネk及び減衰器cに支持された質量mとしての役割を担っている。質量体3は、例えば、鉄等の金属で構成することができる。 The mass body 3 is made of a material having a mass that can vibrate when embedded in the viscoelastic body 2, and as shown in FIG. 2, in the dynamic vibration absorber, the mass m supported by the spring k and the damper c plays a role as The mass body 3 can be made of metal such as iron, for example.

支持体4は、エポキシ樹脂等の変形しない材料で構成されている。 The support body 4 is made of a non-deformable material such as epoxy resin.

なお、本実施の形態において、粘弾性体2は、上部半球体及び下部半球体とで構成され、支持体4は、半球状の孔が共に形成された上部ケース及び下部ケースとで構成されている。そして、上部半球体及び下部半球体を孔にそれぞれ収納した上部ケース及び下部ケースを、質量体3を挟んで貼り合わせることで、質量体3を粘弾性体2の中心に埋め込んでいる。 In this embodiment, the viscoelastic body 2 is composed of an upper hemisphere and a lower hemisphere, and the support body 4 is composed of an upper case and a lower case in which hemispherical holes are both formed. There is. The mass body 3 is embedded in the center of the viscoelastic body 2 by attaching the upper case and the lower case, in which the upper hemisphere and the lower hemisphere are housed in holes, respectively, with the mass body 3 interposed therebetween.

図2に示すように、質量体3は、動吸振器における質量mとしての役割を担っていると共に、粘弾性体2は、動吸振器におけるバネk及び減衰器cとしての役割を担っている。すなわち、制振体10は、球状の粘弾性体2の中心に埋め込まれた球状の質量体3が多方向に振動する動吸振器として機能する。そして、質量体3は、任意方向に同じ固有振動数で振動する。 As shown in FIG. 2, the mass body 3 plays a role as a mass m in the dynamic vibration absorber, and the viscoelastic body 2 plays a role as a spring k and a damper c in the dynamic vibration absorber. . That is, the vibration damper 10 functions as a dynamic vibration absorber in which a spherical mass body 3 embedded in the center of a spherical viscoelastic body 2 vibrates in multiple directions. Then, the mass body 3 vibrates in any direction at the same natural frequency.

制振体10aと、制振体10bの固有振動数は、制振対象の構造物20が有する異なる固有振動数に対する動吸振器として作用するようにそれぞれ調整され、構造物20が有する複数の固有振動モードを同時に制振するマルチモード制振を実現する。すなわち、複数個の制振体10の固有振動数は、制振対象の構造物20が有する2以上の固有振動数にそれぞれ相当する値に振り分けている。なお、本実施の形態では、制振装置1を2つの異なる固有振動数にそれぞれ調整された2個の制振体10で構成したが、3以上の異なる固有振動数にそれぞれ調整された3以上の制振体10で構成しても良い。そして、同じ固有振動数に調整された2以上の制振体10を設けることもできる。 The natural frequencies of the vibration damping body 10a and the vibration damping body 10b are adjusted so as to act as dynamic vibration absorbers for different natural frequencies of the structure 20 to be damped. Achieves multi-mode vibration suppression that suppresses vibration modes simultaneously. That is, the natural frequencies of the plurality of damping bodies 10 are divided into values corresponding to two or more natural frequencies of the structure 20 to be damped. Note that in this embodiment, the damping device 1 is configured with two damping bodies 10 each adjusted to two different natural frequencies, but three or more damping bodies 10 each adjusted to three or more different natural frequencies The vibration damping body 10 may be configured as follows. It is also possible to provide two or more damping bodies 10 adjusted to the same natural frequency.

制振体10の固有振動数は、粘弾性体2及び質量体3の大きさ(質量)の組み合わせ、もしくは粘弾性体2の粘性や弾性(粘弾性特性)などの材料特性と質量体3の大きさ(質量)の組み合わせによって調整可能である。 The natural frequency of the damping body 10 is determined by the combination of the sizes (mass) of the viscoelastic body 2 and the mass body 3, or the material properties such as viscosity and elasticity (viscoelastic properties) of the viscoelastic body 2 and the mass body 3. It can be adjusted by combining the sizes (mass).

以下、粘弾性体2の材料特性とした場合に、粘弾性体2及び質量体3の大きさ(質量)が制振体10の振動特性に与える影響の解析結果について図3及び図4を参照して詳細に説明する。 Refer to FIGS. 3 and 4 below for the analysis results of the influence of the size (mass) of the viscoelastic body 2 and the mass body 3 on the vibration characteristics of the damping body 10 when the material properties of the viscoelastic body 2 are taken as the material properties. This will be explained in detail.

図3に示すように、制振体10を1個とした制振装置1aを加振台30の上に固定し、加振台30の中央に1Nで上下方向に加振する数値計算モデルは有限要素法の汎用ソフトを用いて構築した。そして、支持体4aの寸法を縦50mm、横50mm、高さ50mmに固定し、粘弾性体2の直径と質量体3の直径の一方の寸法を一定とし、他方の寸法を変化させて固有振動解析を行った。 As shown in FIG. 3, a numerical calculation model in which a damping device 1a including one damping body 10 is fixed on a vibration table 30, and the center of the vibration table 30 is vibrated vertically at 1N is It was constructed using general-purpose finite element method software. Then, the dimensions of the support body 4a are fixed to 50 mm in length, 50 mm in width, and 50 mm in height, one dimension of the diameter of the viscoelastic body 2 and the diameter of the mass body 3 is kept constant, and the other dimension is changed to generate natural vibrations. An analysis was performed.

図4(a)は、に質量体3の直径を15mmに固定し、粘弾性体2の直径を変化させた場合の固有振動数の変化である。これによると、質量体3の直径を固定した場合、粘弾性体2の直径が大きくなると固有振動数は低くなる傾向にある。 FIG. 4(a) shows the change in the natural frequency when the diameter of the mass body 3 is fixed at 15 mm and the diameter of the viscoelastic body 2 is changed. According to this, when the diameter of the mass body 3 is fixed, the natural frequency tends to decrease as the diameter of the viscoelastic body 2 increases.

また、図4(b)は、粘弾性体2の直径を30mmに固定し、質量体3の直径を変化させた場合の固有振動数の変化である。これによると、粘弾性体2の直径を固定した場合、質量体3の直径が大きくなると固有振動数は低くなる傾向にある。なお、質量体3の直径が15mmよりも大きくなると固有振動数が大きくなっている。しかし、これは質量体3の直径の増大に伴って、粘弾性体2の厚さが小さくなり,相対的にばね定数が増大しているためと考える。 Moreover, FIG. 4(b) shows the change in the natural frequency when the diameter of the viscoelastic body 2 is fixed at 30 mm and the diameter of the mass body 3 is changed. According to this, when the diameter of the viscoelastic body 2 is fixed, the natural frequency tends to decrease as the diameter of the mass body 3 increases. Note that when the diameter of the mass body 3 is larger than 15 mm, the natural frequency becomes large. However, this is considered to be because as the diameter of the mass body 3 increases, the thickness of the viscoelastic body 2 decreases, and the spring constant increases relatively.

以上の数値解析の結果から、材料特性が同一なら、粘弾性体2と質量体3の寸法により、制振体10の固有振動数が一定方向に変化することが確認できる。これにより、制振対象の構造物20の固有振動数に応じた制振装置1の設計が可能になる。 From the results of the above numerical analysis, it can be confirmed that if the material properties are the same, the natural frequency of the damper 10 changes in a fixed direction depending on the dimensions of the viscoelastic body 2 and the mass body 3. This makes it possible to design the vibration damping device 1 according to the natural frequency of the structure 20 to be damped.

次に、1次モード:24.5Hz、2次モード:67.7Hz、3次モード:125.6Hz、4次モード:187.1Hz、5次モード:239.3Hzの固有振動数を有する構造物20を制振対象とした制振装置1の調整方法について図5乃至図7を参照して詳細に説明する。 Next, a structure with natural frequencies of 1st mode: 24.5Hz, 2nd mode: 67.7Hz, 3rd mode: 125.6Hz, 4th mode: 187.1Hz, and 5th mode: 239.3Hz. A method of adjusting the vibration damping device 1 using the vibration damping device 20 will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7.

まず、質量体3の直径もしくは粘弾性体2の直径を固定し、他方の粘弾性体2の直径もしくは質量体3の直径を変化させた場合の固有振動数の変化を調べる。本実施の形態では、粘弾性体2の直径を50mmに固定し、他方の質量体3の直径を変化させた場合の固有振動数の変化を調べた。図5は、その周波数応答関数(FRF)の結果であり、質量体3の直径が大きくなるほどピークは低周波へ移動する。 First, the change in the natural frequency when the diameter of the mass body 3 or the diameter of the viscoelastic body 2 is fixed and the diameter of the other viscoelastic body 2 or the diameter of the mass body 3 is changed is investigated. In this embodiment, the change in the natural frequency was investigated when the diameter of the viscoelastic body 2 was fixed at 50 mm and the diameter of the other mass body 3 was changed. FIG. 5 shows the results of the frequency response function (FRF), and the peak moves to lower frequencies as the diameter of the mass body 3 becomes larger.

そして、調べた固有振動数に基づいて、制振対象である粘弾性体2が有する固有振動数に相当する質量体3の直径を特定する。本実施の形態では、制振対象である粘弾性体2が有する固有振動数の3次モード及び4次モードの125.6Hz及び187.1Hz付近でFRFがピークとなる30mm及び15mmを質量体3の直径とした。すなわち、3次モード及び4次モードを制振対象とした。 Then, based on the investigated natural frequency, the diameter of the mass body 3 corresponding to the natural frequency of the viscoelastic body 2 to be damped is specified. In this embodiment, the mass body 3 is 30 mm and 15 mm at which the FRF peaks around 125.6 Hz and 187.1 Hz of the 3rd mode and 4th mode of the natural frequency of the viscoelastic body 2 to be damped. The diameter of That is, the third-order mode and the fourth-order mode were targeted for vibration suppression.

そして、粘弾性体2の直径を50mmとすると共に、質量体3の直径を30mmとした制振体10aと、粘弾性体2の直径を50mmとすると共に、質量体3の直径を15mmとした制振体10bとを制振装置1を製作し、制振効果を検証した。 The vibration damping body 10a has a diameter of the viscoelastic body 2 of 50 mm and a diameter of the mass body 3 of 30 mm, and a diameter of the viscoelastic body 2 of 50 mm and a diameter of the mass body 3 of 15 mm. A damping device 1 was manufactured using the damping body 10b, and the damping effect was verified.

制振対象の構造物20は、図6に示すように、長手方向の長さ2000mm、幅300mm、重さ10kgの鉄道車両の1/10スケールの台枠模型とした。そして、前後の先端から300mmの地点をまくらばねで支持し、前端の中央を加振点とする。そして、前端から1240mmの位置に、制振体10a及び制振体10bの中心が位置するように制振装置1を搭載し、先端から1390mmの中央を測定点とした。 As shown in FIG. 6, the structure 20 to be damped was a 1/10 scale underframe model of a railway vehicle with a longitudinal length of 2000 mm, a width of 300 mm, and a weight of 10 kg. Then, a point 300 mm from the front and rear tips is supported by a pillow spring, and the center of the front end is set as an excitation point. Then, the damping device 1 was mounted so that the centers of the damping bodies 10a and 10b were located at a position 1240 mm from the front end, and the center of 1390 mm from the tip was taken as the measurement point.

加振信号は、カットオフ周波数が5Hz及び400Hzのバンドパスフィルタを通したランダム波(バンドランダム波)とし、60秒間の加振を行った。そして、サンプリング周波数を4000Hzとして測定点の加速度(応答加速度)をAD変換し、加振点で測定した力(加振力)に対する応答加速度のFRFを求めた。 The excitation signal was a random wave (band random wave) passed through a band pass filter with cutoff frequencies of 5 Hz and 400 Hz, and the excitation was performed for 60 seconds. Then, the sampling frequency was set to 4000 Hz, and the acceleration (response acceleration) at the measurement point was AD converted, and the FRF of the response acceleration to the force (excitation force) measured at the excitation point was determined.

図7は、測定点のFRFであり、点線は構造物20のみでの測定結果を、実線は制振装置1を搭載した場合の測定結果を、一転鎖線は制振装置1の同一質量の剛体質量を搭載した場合の測定結果をそれぞれ示している。図7を参照すると、制振対象とした3次モード及び4次モードのピークが、制振装置1を搭載した場合には、構造物20のみ及び剛体質量を搭載した場合に比べて下がっていることが読み取れる。従って、制振対象の構造物20が有する異なる固有振動数にそれぞれ調整された複数の制振体10(10a、10b)を搭載することで、マルチモード制振を期待することができる。 FIG. 7 shows the FRF at the measurement point, where the dotted line shows the measurement results for only the structure 20, the solid line shows the measurement results when the damping device 1 is installed, and the dashed line shows the rigid body of the same mass as the damping device 1. The measurement results are shown when a certain amount of mass is loaded. Referring to FIG. 7, the peaks of the 3rd mode and 4th mode targeted for vibration damping are lower when the damping device 1 is installed compared to when only the structure 20 and the rigid mass are installed. I can read that. Therefore, multi-mode vibration damping can be expected by mounting a plurality of damping bodies 10 (10a, 10b) each adjusted to different natural frequencies of the structure 20 to be damped.

このように、粘弾性体2の直径を一定とした場合の質量体3のサイズ(質量)と固有振動数との関係を予め調べ、制振対象の構造物20が有する複数の固有振動数に対応する質量体3の複数のサイズ(質量)が特定されている場合、複数のサイズ(質量)の質量体3をシート状(あるいは板状)の粘弾性体2aに分散させて埋め込んで制振装置1bを構成することもできる。粘弾性体2の特性と質量体3の質量や大きさ等の組み合わせにより幅広い周波数帯域において制振効果を得ることができる。なお、分散させて埋め込むとは、他の質量体3の振動に影響を及ぼさない間隔での埋め込みを意味する。 In this way, the relationship between the size (mass) of the mass body 3 and the natural frequency when the diameter of the viscoelastic body 2 is constant is investigated in advance, and the multiple natural frequencies of the structure 20 to be damped are determined. When multiple sizes (mass) of the corresponding mass bodies 3 are specified, the mass bodies 3 of multiple sizes (mass) are dispersed and embedded in the sheet-like (or plate-like) viscoelastic body 2a to damp vibration. It is also possible to configure a device 1b. By combining the characteristics of the viscoelastic body 2 and the mass, size, etc. of the mass body 3, a damping effect can be obtained in a wide frequency band. Note that embedding in a dispersed manner means embedding at intervals that do not affect the vibrations of other mass bodies 3.

この場合、制振装置1bは、シート状の粘弾性体2aとして取り扱うことできる。従って、制振対象の構造物20が板状のものであれば、構造物20に制振装置1bをそのまま載置するだけでマルチモード制振を実現することができる。また、制振対象の構造物20が鉄道車両の車体などの2重パネル構造の場合、その間隙に制振装置1bを充填するだけでマルチモード制振を実現することができる。さらに、制振対象の構造物20が建築等の内装材料の一部(壁や天井板など)の場合、制振装置1bをパネルの裏面に接着するだけでマルチモード制振を実現することができる。このように、制振装置1bは、実際の構造物20に適用する際の自由度が高い。さらに、制振装置1bは、構造体を伝わる振動が壁面等から放射される音(固体伝播音)の低減にも効果を発揮する。 In this case, the vibration damping device 1b can be handled as a sheet-like viscoelastic body 2a. Therefore, if the structure 20 to be damped is plate-shaped, multimode damping can be achieved simply by placing the damping device 1b on the structure 20 as it is. Furthermore, when the structure 20 to be damped has a double panel structure such as the body of a railway vehicle, multi-mode damping can be achieved simply by filling the gap with the damping device 1b. Furthermore, if the structure 20 to be damped is part of the interior material of a building (such as a wall or ceiling board), multi-mode vibration damping can be achieved simply by gluing the damping device 1b to the back of the panel. can. In this way, the damping device 1b has a high degree of freedom when applied to the actual structure 20. Furthermore, the vibration damping device 1b is also effective in reducing sound (solid-borne sound) caused by vibrations transmitted through the structure and radiated from walls and the like.

なお、以上の説明では、質量体3を球体としたが、質量体3は、質量体3の振動方向によって大きさが異なる形状、例えば、楕円球やラグビーボール状に構成しても良い。また、同様に粘弾性体2も、質量体3の振動方向によって大きさ(厚さ)が異なる形状、例えば、楕円球やラグビーボール状に構成しても良い。これらの場合、質量体3の粘弾性体2中の多方向(例えば、上下・左右・前後)への振動の固有振動数を独立に調整できる。 In the above description, the mass body 3 is assumed to be a sphere, but the mass body 3 may have a shape that varies in size depending on the vibration direction of the mass body 3, for example, an elliptical sphere or a rugby ball shape. Similarly, the viscoelastic body 2 may also have a shape that varies in size (thickness) depending on the vibration direction of the mass body 3, for example, an elliptical sphere or a rugby ball shape. In these cases, the natural frequencies of vibrations in the viscoelastic body 2 of the mass body 3 in multiple directions (for example, up and down, left and right, front and back) can be adjusted independently.

以上説明したように、本実施の形態は、動吸振器のバネk及び減衰器cとして機能する粘弾性体2に、動吸振器の質量として機能する質量体3が埋め込まれて構成される制振体を複数個備え、複数個の制振体10の固有振動数は、制振対象の構造物20が有する2以上の固有振動数にそれぞれ相当する値に振り分けられている。
この構成により、複数個の制振体10の固有振動数を制振対象の構造物20が有する2以上の固有振動数に応じてそれぞれ簡単に設定することができ、構造物20が有する複数の固有振動モードを同時に制振するマルチモード制振を実現することができる。
As explained above, in this embodiment, the mass body 3 functioning as the mass of the dynamic vibration absorber is embedded in the viscoelastic body 2 functioning as the spring k and damper c of the dynamic vibration absorber. A plurality of vibration bodies are provided, and the natural frequencies of the plurality of vibration damping bodies 10 are assigned to values corresponding to two or more natural frequencies of the structure 20 to be damped.
With this configuration, the natural frequencies of the plurality of damping bodies 10 can be easily set according to two or more natural frequencies of the structure 20 to be damped, and the plurality of natural frequencies of the structure 20 can be easily set. It is possible to achieve multi-mode vibration damping that simultaneously damps natural vibration modes.

さらに、本実施の形態において、制振体10の固有振動数は、質量体3の大きさもしくは質量と、粘弾性体2の大きさもしくは材料特性との組み合わせによって調整されている。
この構成により、制振体10の固有振動数を簡単に調整することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the natural frequency of the damper 10 is adjusted by a combination of the size or mass of the mass body 3 and the size or material properties of the viscoelastic body 2.
With this configuration, the natural frequency of the damping body 10 can be easily adjusted.

さらに、本実施の形態において、複数個の制振体10におけるそれぞれ粘弾性体2は、同一の材料特性を有し、制振体10の固有振動数は、質量体3の大きさと、粘弾性体2の大きさとの組み合わせによって調整されている。
この構成により、質量体3もしくは粘弾性体2の大きさを変更するだけで、制振体10の固有振動数をさらに簡単に調整することができる。
Furthermore, in the present embodiment, each of the viscoelastic bodies 2 in the plurality of damping bodies 10 has the same material properties, and the natural frequency of the vibration damping body 10 is determined by the size of the mass body 3 and the viscoelastic body 2. It is adjusted in combination with the size of body 2.
With this configuration, the natural frequency of the damping body 10 can be adjusted more easily by simply changing the size of the mass body 3 or the viscoelastic body 2.

さらに、本実施の形態において、質量体3は、3次元方向で振動可能に粘弾性体2に埋め込まれている。
この構成により、質量体3が粘弾性体2中で多方向に振動することができ、多方向の振動に対する制振効果を得ることができる。
Furthermore, in this embodiment, the mass body 3 is embedded in the viscoelastic body 2 so as to be able to vibrate in three-dimensional directions.
With this configuration, the mass body 3 can vibrate in multiple directions within the viscoelastic body 2, and a damping effect against vibrations in multiple directions can be obtained.

さらに、本実施の形態において、粘弾性体2及び質量体3は、球体である。
この構成により、質量体3は、任意方向に同じ固有振動数で振動するため、固有振動数の調整を容易に行うことができる。
Furthermore, in this embodiment, the viscoelastic body 2 and the mass body 3 are spheres.
With this configuration, the mass body 3 vibrates at the same natural frequency in any direction, so that the natural frequency can be easily adjusted.

さらに、本実施の形態では、粘弾性体2もしくは質量体3の大きさは、質量体3の振動方向によって異なる。
この構成により、質量体3の粘弾性体2中の多方向への振動の固有振動数を独立に調整できる。例えば、粘弾性体2もしくは質量体3の形状を、楕円球もしくはラグビーボール状とすることで、質量体3の振動方向に応じて固有振動数を独立に調整できる。
Furthermore, in this embodiment, the size of the viscoelastic body 2 or the mass body 3 differs depending on the vibration direction of the mass body 3.
With this configuration, the natural frequencies of vibrations in multiple directions in the viscoelastic body 2 of the mass body 3 can be adjusted independently. For example, by making the shape of the viscoelastic body 2 or the mass body 3 into an elliptical sphere or a rugby ball shape, the natural frequency can be adjusted independently according to the vibration direction of the mass body 3.

さらに、本実施の形態において、複数個の制振体10を支持する支持体4を備えている。
この構成により、構造物20への搭載を容易に行うことができる。
Furthermore, in this embodiment, a support body 4 that supports a plurality of damping bodies 10 is provided.
With this configuration, mounting on the structure 20 can be easily performed.

また、本実施の形態は、粘弾性体2aに複数個の質量体3が分散されて埋め込まれ、質量体3の大きさによって、粘弾性体2中における質量体3の振動の固有振動数は、制振対象の構造物20が有する2以上の固有振動数にそれぞれ相当する値に振り分けられている。
この構成により、複数個の制振体10の固有振動数を制振対象の構造物20が有する2以上の固有振動数に応じてそれぞれ簡単に設定することができ、構造物20が有する複数の固有振動モードを同時に制振するマルチモード制振を実現することができる。
Further, in this embodiment, a plurality of mass bodies 3 are embedded in a distributed manner in the viscoelastic body 2a, and the natural frequency of the vibration of the mass body 3 in the viscoelastic body 2 is determined depending on the size of the mass body 3. , are divided into values corresponding to two or more natural frequencies of the structure 20 to be damped.
With this configuration, the natural frequencies of the plurality of damping bodies 10 can be easily set according to two or more natural frequencies of the structure 20 to be damped, and the plurality of natural frequencies of the structure 20 can be easily set. It is possible to achieve multi-mode vibration damping that simultaneously damps natural vibration modes.

さらに、本実施の形態において、粘弾性体2aは、シート状もしくは板状である。
この構成により、制振装置1aをシート状の粘弾性体2aとして取り扱うことできるため、実際の構造物20に適用する際の自由度が高く、音(固体伝播音)の低減にも効果を発揮する。
Furthermore, in this embodiment, the viscoelastic body 2a is sheet-like or plate-like.
With this configuration, the damping device 1a can be treated as a sheet-like viscoelastic body 2a, so there is a high degree of freedom when applying it to the actual structure 20, and it is also effective in reducing sound (solid-borne sound). do.

1、1a、1b 制振装置
2、2a 粘弾性体
3 質量体
4、4a 支持体
10、10a、10b 制振体
20 構造物
30 加振台
1, 1a, 1b Vibration damping device 2, 2a Viscoelastic body 3 Mass body 4, 4a Support body 10, 10a, 10b Vibration damping body 20 Structure 30 Vibration table

Claims (7)

粘弾性体に質量体が埋め込まれて構成される複数個の制振体と、
複数個の前記制振体をそれぞれ収納する孔が形成された支持体と、を備え、
複数個の前記制振体の固有振動数は、制振対象の構造物が有する2以上の固有振動数にそれぞれ相当する値に振り分けられていることを特徴とする制振装置。
a plurality of damping bodies configured by a mass body embedded in a viscoelastic body;
a support body in which a hole is formed for accommodating each of the plurality of vibration damping bodies,
A vibration damping device characterized in that the natural frequencies of the plurality of damping bodies are divided into values corresponding to two or more natural frequencies of a structure to be damped.
前記支持体は、変形しない材料で構成されていること特徴とする請求項1記載の制振装置。 The vibration damping device according to claim 1 , wherein the support body is made of a material that does not deform . 前記制振体の固有振動数は、前記質量体の大きさもしくは質量と、前記粘弾性体の大きさもしくは材料特性との組み合わせによって調整されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の制振装置。 3. The natural frequency of the damping body is adjusted by a combination of the size or mass of the mass body and the size or material properties of the viscoelastic body. vibration damping device. 複数個の前記制振体におけるそれぞれ前記粘弾性体は、同一の材料特性を有し、
前記制振体の固有振動数は、前記質量体の大きさと、前記粘弾性体の大きさとの組み合わせによって調整されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の制振装置。
Each of the viscoelastic bodies in the plurality of vibration damping bodies has the same material properties,
The vibration damping device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the natural frequency of the vibration damping body is adjusted by a combination of a size of the mass body and a size of the viscoelastic body. .
前記質量体は、3次元方向で振動可能に前記粘弾性体に埋め込まれていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の制振装置。 The vibration damping device according to any one of claims 1 to 4, wherein the mass body is embedded in the viscoelastic body so as to be able to vibrate in a three-dimensional direction. 前記粘弾性体及び前記質量体は、球体であることを特徴とする請求項5に記載の制振装置。 The vibration damping device according to claim 5, wherein the viscoelastic body and the mass body are spherical bodies. 粘弾性体に質量体が埋め込まれて構成される制振体と、 a vibration damper configured by a mass body embedded in a viscoelastic body;
前記制振体を収納する孔が形成された支持体と、を備え、 a support body in which a hole for accommodating the vibration damping body is formed;
前記質量体は、3次元方向で振動可能に前記粘弾性体に埋め込まれ、 The mass body is embedded in the viscoelastic body so as to be able to vibrate in three-dimensional directions,
前記粘弾性体もしくは前記質量体の大きさは、前記質量体が振動する方向によって異なり、前記質量体の多方向への振動の固有振動数が独立に調整されていることを特徴とする制振装置。 The vibration damping device is characterized in that the size of the viscoelastic body or the mass body varies depending on the direction in which the mass body vibrates, and the natural frequencies of vibrations of the mass body in multiple directions are adjusted independently. Device.
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