基本的な振動モード形:平板の両端を固定した場合

振動モード形については、振動モード形と計測点の選定については簡単に説明しました。

ここでは、橋や梁のような構造物の基本的な振動モード形として、平板の両端を固定した場合の振動モード形状について説明します。

【参考】基本的な振動モード形

平板の1辺を固定した場合

平板の固定なし(境界条件フリー)の場合

平板の1辺を固定した場合

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解析対象について

ここでは、140x40x5 mmのアルミニウム合金製の平板についてFreeCADの固有値解析を行い作成した振動モード形について説明します。

振動モード形の一覧

下表に、1辺を固定した平板の1次~10次までの振動モード形の一覧を示します。

この例では、曲げとねじりのモードが交互にきれいに出ています。

下表のモード形状の読み方は一例です。
モード次数モード形状
1曲げ 1次
2ねじり 1次
3曲げ 2次
4ねじり 2次
5平面曲げ 1次
6曲げ 3次
7ねじり 3次
8曲げ 4次
9平面曲げ 2次
10ねじり 4次
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振動モード形

棒状のモノであれば、振動モード形状は線で表されるため、「振動モード形と計測点の選定」で説明した考え方で見ていきます。

平板の振動モード形の基本は、曲げモードです。

ここでは、平面の振動モード形を、平板の長手方向と短手方向からのモード形状の組み合わせとして見ていきます。

この他に共振周波数(固有振動数)で見ていくこともあります。

1次モード

1次モード

1次モード:長手方向

1次モードは、実験モード解析でも簡単に可視化できます。固定端については、固定部分をハンマリングするときれいな振動モード形を得ることができます。

2次モード

2次モード

2次モード:長手方向

2次モードを実験モード解析で可視化する場合は、長手方向の両端は容易に計測できます。長手方向の中央(中心線)を計測するような工夫が必要になります。

3次モード

3次モード

3次モード:長手方向

4次モード

4次モード

4次モード:長手方向

5次モード

5次モード:平面曲げ

平面の曲げモードです。実験モード解析ではこのモードを可視化しやすい計測データを得ることがポイントになります。

6次モード

6次モード

6次モード:長手方向

7次モード

7次モード

7次モード:長手方向

8次モード

8次モード

8次モード:長手方向

9次モード

9次モード

平面の曲げモードです。

10次モード

10次モード

10次モード

10次モード:長手方向

10次モード:長手方向

まとめ

ここでは、橋や梁のような構造物の基本的な振動モード形として、平板の両端を固定した場合の振動モード形状について説明しました。

はかせ

振動制御を学ぶことで実験・計測とCAE、モデリングに制御と幅広く学び、出会いとチャンスにも恵まれ工学博士になりました。
CAEが珍しくない今だからこそ、実験やリアルなモノづくり体験が必要だと考えています。

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