構造解析

構造解析は、動的な荷重(加振)を受ける構造物の挙動を扱う、工学の一分野です。

静的な荷重を受ける構造物の挙動を正確に予測するのは可能ですが、動的な荷重については、構造物の減衰のようにモデル化が困難なパラメータが必要となります。そのため、動的な荷重に対する構造物の応答を正確に求めるには、モード試験のような何らかの構造解析試験を行う必要があります。

モード試験によって、構造物のモードパラメータを実験的に求めることが可能となります。モードパラメータには、共振周波数、減衰、モード形状が含まれます。共振周波数は、ある加振力が加わった時に、加振力より大きく増幅された応答が生じるような周波数です。
加振力が構造物の共振周波数に近い場合、悪影響を生じることが多いため、共振周波数を知ることは重要です。共振によって過度の振動が発生すると、疲労破壊の原因になったり、構造物のデリケートな部分にダメージを与えたり、また極端な場合には構造物が壊れることもあります。

共振周波数は構造物の剛性と関係があることから、構造物の剛性の解析的な計算結果と比較することができ、解析モデルを修正するために利用することができます。また、構造物の減衰が分かると、構造物が振動エネルギーをどれだけ速く消散させ、加振力がなくなった後に元の位置に戻るかについての情報が得られます。軽い構造物は重い構造物に比べ減衰が小さく、系の減衰を正確に解析的に求めることができません。そのため、実験によって求める必要があります。モード形状は、ある共振周波数における構造物の振動パターンを表現するものです。

それ以外の構造解析測定として、ODS(Operational Deflection Shapes, 実稼動振動形状)が挙げられます。ODSは、構造物が実際に稼動している、あるいは実稼動条件に置かれている最中の振動パターンを表示するものです。

  
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