JP5176464B2 - Method for evaluating vibration damping performance of objects - Google Patents
Method for evaluating vibration damping performance of objects Download PDFInfo
- Publication number
- JP5176464B2 JP5176464B2 JP2007260635A JP2007260635A JP5176464B2 JP 5176464 B2 JP5176464 B2 JP 5176464B2 JP 2007260635 A JP2007260635 A JP 2007260635A JP 2007260635 A JP2007260635 A JP 2007260635A JP 5176464 B2 JP5176464 B2 JP 5176464B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- resonance frequency
- frequency
- resonance
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims description 22
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005316 response function Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本発明は、物体の振動減衰性能評価方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating vibration damping performance of an object.
従来から物体の振動減衰性能を評価する方法が種々提案されている。
例えば、物体に加速度ピックアップを取り付けておき、インパルスハンマーによって物体に打撃を与えることで物体を自由振動させ、インパルスハンマーによって計測された力波形と加速度ピックアップによって計測された加速度波形とから周波数応答関数を測定し、共振曲線半値幅から損失係数(減衰性能)を求める方法が提案されている。
また、加振器によって物体を加振することで物体を振動させ、加振器に取り付けた力変換器によって計測された力波形と、加速度ピックアップによって計測された加速度波形とから周波数応答関数を測定し、共振曲線半値幅から損失係数を求める方法が提案されている。
しかしながら上述した2つの方法では、共振曲線が共振周波数をピークとして極めて急峻な波形である場合には、共振曲線半値幅を正確に算出するに足るデータ数が得られない不都合があった。
Conventionally, various methods for evaluating the vibration damping performance of an object have been proposed.
For example, an acceleration pickup is attached to an object, the object is freely vibrated by hitting the object with an impulse hammer, and a frequency response function is calculated from the force waveform measured by the impulse hammer and the acceleration waveform measured by the acceleration pickup. There has been proposed a method of measuring and determining a loss coefficient (attenuation performance) from the half-value width of the resonance curve.
In addition, the object is vibrated by exciting the object with the vibrator, and the frequency response function is measured from the force waveform measured by the force transducer attached to the vibrator and the acceleration waveform measured by the acceleration pickup. A method for obtaining the loss factor from the half-value width of the resonance curve has been proposed.
However, the above-described two methods have a disadvantage that the number of data sufficient to accurately calculate the half-width of the resonance curve cannot be obtained when the resonance curve has an extremely steep waveform with the resonance frequency as a peak.
また、物体の1次共振周波数、2次共振周波数、3次共振周波数、……に対応した振動モードの節の位置を点支持した上でそれぞれの次数の共振周波数を特定し、それら特定した共振周波数のそれぞれで物体を加振し、計測された振動波形のピークレベルを接続する包絡線に基づいて共振周波数別の減衰率を得ることで共振周波数別の損失係数を算出する方法が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、上述した従来技術では、物体が有する1次および2次以上の振動モードの節の位置の微調整および共振周波数をそれぞれ実測しながら特定しなければならないため、物体を加振する装置が複雑で高価なものとなるばかりではなく、実測するに際しての作業が煩雑なものとなっている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストの低減および作業の効率化を図りつつ、物体の振動減衰性能評価を正確に行う上で有利な物体の振動減衰性能評価方法を提供することにある。
However, in the above-described prior art, it is necessary to specify the fine adjustment of the position of the nodes of the first and second vibration modes and the resonance frequency of the object, and to specify the resonance frequency by actual measurement, so that the apparatus for exciting the object is complicated. In addition to being expensive, the work for actual measurement is complicated.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to vibrate the object which is advantageous in accurately evaluating the vibration damping performance of the object while reducing the cost and improving the work efficiency. It is to provide a damping performance evaluation method.
上記目的を達成するために本発明は、自由振動する物体の振動波形に基づいて前記物体の振動減衰性能をコンピュータを用いて評価する評価方法であって、前記コンピュータは、データが入力される入力手段と、前記入力手段によって入力されたデータを処理する処理手段と、前記処理手段から供給されるデータの出力を行う出力手段とを備え、前記処理手段が、前記入力手段を介して入力した前記振動波形を示す振動データを高速フーリエ変換することにより、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データとをそれぞれ生成するフーリエ変換データ生成ステップと、前記振幅特性データに基づいて前記物体の1次共振周波数および2次以上の共振周波数を含む複数の共振周波数を特定する共振周波数特定ステップと、前記複数の共振周波数のそれぞれに対応して、該共振周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタを設定するバンドパスフィルタ設定ステップと、前記振幅特性データを前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれに入力することにより各バンドパスフィルタから前記複数の共振周波数のそれぞれに対応した共振周波数別振幅特性データを生成する共振周波数別振幅特性データ生成ステップと、前記複数の共振周波数別振幅特性データのそれぞれと前記位相特性データとに基づいて逆高速フーリエ変換を行うことにより前記複数の共振周波数のそれぞれに対応した共振周波数別振動波形を生成する共振周波数別振動波形生成ステップと、前記複数の共振周波数別振動波形のそれぞれに対応して、該共振周波数振動波形の振動のピークレベルに基づいて生成された減衰率Dから損失係数ηを生成し該損失係数ηを前記出力手段を介して出力する損失係数出力ステップとを含み、前記損失係数出力ステップにおける減衰率Dの生成は、前記共振周波数振動波形の振動のピークレベルの二乗を常用対数値に変換した後10倍して直線近似し、当該直線の傾きを求めることでなされる、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an evaluation method for evaluating vibration attenuation performance of an object using a computer based on a vibration waveform of the object that vibrates freely. Means, processing means for processing data input by the input means, and output means for outputting data supplied from the processing means, wherein the processing means inputs the input means via the input means Fourier transform data for generating amplitude characteristic data indicating the vibration amplitude level with respect to the vibration frequency and phase characteristic data indicating the vibration phase with respect to the vibration frequency by performing fast Fourier transform on the vibration data indicating the vibration waveform. Including a generation step and a primary resonance frequency and a secondary or higher resonance frequency of the object based on the amplitude characteristic data. A resonance frequency specifying step for specifying a plurality of resonance frequencies, a bandpass filter setting step for setting a bandpass filter having the resonance frequency as a center frequency corresponding to each of the plurality of resonance frequencies, and the amplitude characteristic data Each of the plurality of bandpass filters to generate resonance frequency-specific amplitude characteristic data corresponding to each of the plurality of resonance frequencies from each bandpass filter; Resonance frequency-specific vibration waveform generation corresponding to each of the plurality of resonance frequencies by performing inverse fast Fourier transform based on each of the resonance frequency-specific amplitude characteristic data and the phase characteristic data Each of the step and the plurality of vibration waveforms by resonance frequency Correspondingly, a loss coefficient output step generated the loss factor of the loss factor η of attenuation rate D generated based on the peak level of the vibration of the resonant frequency vibration waveform η output via the output means including In order to generate the attenuation factor D in the loss factor output step, the square of the peak level of the vibration of the resonance frequency vibration waveform is converted to a common logarithm and then multiplied by 10 to obtain a straight line approximation to obtain the slope of the straight line. It is made in.
本発明によれば、自由振動する物体の振動波形を示す振動データから共振周波数別周波数振幅特性データを得るとともに、各共振周波数別周波数振幅特性データから共振周波数別に損失係数ηを算出することができるため、コストの低減および作業の効率化を図れることは無論のこと、物体の振動減衰性能評価を正確に行う上で有利となる。 According to the present invention, frequency amplitude characteristic data for each resonance frequency can be obtained from vibration data indicating the vibration waveform of an object that vibrates freely, and a loss factor η can be calculated for each resonance frequency from each frequency frequency characteristic data for each resonance frequency. Therefore, it is of course advantageous to reduce the cost and increase the efficiency of work, and to accurately evaluate the vibration damping performance of the object.
次に、本発明の実施の形態による物体の振動減衰性能評価方法について図面を参照して説明する。
図1は本発明方法を実行するための評価システムの構成を示す説明図である。
図1に示すように、評価システムは、クランプ4、加速度センサ6、アンプ8、FFTアナライザ10、コンピュータ12を含んで構成されている。
本実施の形態では、振動減衰性能を評価する対象となる物体2は、細長い円筒形状を呈しており、具体的にはゴルフクラブのシャフトである。
クランプ4は、物体2の長手方向の一端を着脱自在に固定するものである。
加速度センサ6は、物体2の長手方向の他端寄りの箇所に(本実施の形態では物体2の外周面箇所)に取着され、物体2の振動によって発生する加速度を検出して検出信号を出力するものである。
アンプ8は、前記検出信号を増幅し物体2の振動波形を示す振動データを生成するものである。
FFTアナライザ10はコンピュータ12と接続されており、アンプ8から供給される前記振動データをA/D変換してFFTアナライザ10のメモリに格納するとともに、該メモリに格納した前記振動データを読み出して出力するデータロガーとしての機能を有しており、本実施の形態では、このデータロガーとしての機能を利用している。
なお、FFTアナライザ10は、前記A/D変換された振動データを高速フーリエ変換することにより、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データを生成し、FFTアナライザ10のディスプレイに表示する機能も無論有している。
Next, an object vibration damping performance evaluation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an evaluation system for executing the method of the present invention.
As shown in FIG. 1, the evaluation system includes a clamp 4, an acceleration sensor 6, an
In the present embodiment, the
The clamp 4 fixes the one end of the longitudinal direction of the
The acceleration sensor 6 is attached to a location near the other end in the longitudinal direction of the object 2 (in this embodiment, the location of the outer peripheral surface of the object 2), detects the acceleration generated by the vibration of the
The
The
The
図2は本発明方法を実行するために使用されるコンピュータ12の構成を示すブロック図である。
コンピュータ12は、CPU14と、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたROM16、RAM18、ハードディスク装置20、ディスク装置22、キーボード24、マウス26、ディスプレイ28、プリンタ30、入出力インターフェース32などを有している。
ROM16は制御プログラムなどを格納し、RAM18はワーキングエリアを提供するものである。
ハードディスク装置20は本発明に係る物体の振動減衰性能評価方法を実現するための評価プログラムを格納している。
ディスク装置22はCDやDVDなどの記録媒体に対してデータの記録および/または再生を行うものである。
キーボード24よびマウス26は、操作者による操作入力を受け付けるものである。
ディスプレイ28はデータを表示出力するものであり、プリンタ30はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ28およびプリンタ30によってデータを出力する。
入出力インターフェース32は、外部機器であるFFTアナライザ10との間でデータの授受を行うものである。
本実施の形態では、CPU14と入出力インターフェース32によって特許請求の範囲の入力手段が構成され、CPU14によって特許請求の範囲の処理手段が構成され、CPU14とディスプレイ28、プリンタ30、入出力インターフェース32などによって特許請求の範囲の出力手段が構成されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
The
The
The
The
The
The
The input /
In the present embodiment, the
次に物体の振動減衰性能評価方法について図3のフローチャートを参照して説明する。
予め、図1に示すように、物体2の長手方向の一端がクランプ4で固定され、物体2の他端寄りの外周面箇所に加速度センサ6が取り付けられているものとする。
まず、物体2の他端寄りの箇所を加振し、物体2を自由振動させる(ステップS10)。
物体2の加振方法は種々考えられる。例えば、ハンマで物体の他端寄りの箇所を打撃することで加振してもよい。あるいは、物体2がゴルフクラブのシャフトのように弾性変形しやすい場合には、ハンマによる打撃で加振することが難しいため、作業者が物体2の長手方向の他端に指を掛けて弾くことで加振する方法がよい。
すなわち、物体2を加振するにあたっては、物体2の一端が固定された状態で、物体2の他端に対して長手方向と直交する方向の力を加えることによって物体2を弾性変形させた状態とし、次いで、力を瞬間的に除去することによって物体2が加振され、自由振動することになる。
これにより、加速度センサ6で検出された検出信号がアンプ8に供給され、アンプ8によって物体2の振動波形を示す振動データが生成され、FFTアナライザ10に供給され、振動データ計測がなされる(ステップS12)。
Next, a method for evaluating the vibration damping performance of an object will be described with reference to the flowchart of FIG.
As shown in FIG. 1, it is assumed that one end of the
First, a portion near the other end of the
Various methods of exciting the
That is, when the
As a result, the detection signal detected by the acceleration sensor 6 is supplied to the
次に、振動データがFFTアナライザ10からコンピュータ12に入力される(ステップS14)。
図4はステップS12によって自由振動する物体2から計測された振動データを示す波形図である。以下、振動データを示す図4および図7において横軸は時間T(秒)、縦軸は加速度A(V)を示す。
図4に示すように、加速度センサ6によって計測された振動データは、時間経過とともに振動の振幅が次第に減少する振動波形を示している。
Next, vibration data is input from the
FIG. 4 is a waveform diagram showing vibration data measured from the
As shown in FIG. 4, the vibration data measured by the acceleration sensor 6 shows a vibration waveform in which the amplitude of vibration gradually decreases with time.
次に、コンピュータ12の前記処理手段は、入力した前記振動波形を示す振動データを高速フーリエ変換することによりフーリエ変換データを生成する(ステップS16:振幅特性データ生成ステップ)。
フーリエ変換データは、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データとを含む。
高速フーリエ変換の処理自体は従来公知の方法であるため詳細な説明を省くが、高速フーリエ変換は、振動波形を示す振動データからフーリエ係数を求め、このフーリエ係数を演算することで周波数毎に振幅と位相を求めるものである。
ここで、周波数と振幅との関係を表すものが、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データとなる。
図5はステップS16(振幅特性データ生成ステップ)によって生成された振幅特性データを示す図である。図5において横軸は振動の周波数f(Hz)、縦軸は振動の振幅の大きさ(パワースペクトル)(dB)を示す。
次に、処理手段は、前記振幅特性データに基づいて物体の1次共振周波数および2次以上の共振周波数を含む複数の共振周波数を特定する(ステップS18:共振周波数特定ステップ)。
すなわち、図5に示すように、振幅特性データに含まれる複数のピーク値に対応する周波数の値をそれぞれ特定することによって、1次共振周波数f1、2次共振周波数f2、3次共振数波数f3、……を特定する。
本実施の形態では、1次乃至3次共振周波数f1、f2、f3の振幅に比較して、4次以上の高次の共振周波数の振幅が無視できるほど小さい。
したがって、以下では、振動波形に与える影響が大きい1次乃至3次共振周波数f1、f2、f3について評価を行い、振動波形に与える影響がほぼ無視できる4次以上の高次の共振周波数については評価を行わないが、何次までの共振周波数について評価を行うかは任意である。
Next, the processing means of the
The Fourier transform data includes amplitude characteristic data indicating the vibration amplitude level with respect to the vibration frequency, and phase characteristic data indicating the vibration phase with respect to the vibration frequency.
Since the fast Fourier transform process itself is a conventionally known method, a detailed description is omitted. However, the fast Fourier transform obtains a Fourier coefficient from vibration data indicating a vibration waveform, and calculates the Fourier coefficient to calculate the amplitude for each frequency. And the phase.
Here, what represents the relationship between the frequency and the amplitude is amplitude characteristic data indicating the amplitude level of vibration with respect to the frequency of vibration.
FIG. 5 is a diagram showing the amplitude characteristic data generated in step S16 (amplitude characteristic data generation step). In FIG. 5, the horizontal axis represents the vibration frequency f (Hz), and the vertical axis represents the amplitude (power spectrum) (dB) of the vibration amplitude.
Next, the processing means specifies a plurality of resonance frequencies including a primary resonance frequency and a secondary or higher resonance frequency of the object based on the amplitude characteristic data (step S18: resonance frequency specifying step).
That is, as shown in FIG. 5, by specifying the frequency values corresponding to the plurality of peak values included in the amplitude characteristic data, the primary resonance frequency f1, the secondary resonance frequency f2, and the tertiary resonance frequency wavenumber f3. , ... is specified.
In the present embodiment, the amplitude of the fourth or higher order resonance frequency is so small that it can be ignored as compared with the amplitudes of the first to third resonance frequencies f1, f2, and f3.
Therefore, in the following, the primary to tertiary resonance frequencies f1, f2, and f3 that have a large influence on the vibration waveform are evaluated, and the fourth and higher order resonance frequencies that can almost ignore the influence on the vibration waveform are evaluated. However, it is arbitrary how many resonance frequencies are evaluated.
次に、処理手段は、ステップS18で特定した1次乃至3次共振周波数f1、f2、f3のそれぞれに対応して、該共振周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタを設定する(ステップS20:バンドパスフィルタ設定ステップ)。
図6はバンドパスフィルタの説明図である。
図6において横軸は周波数、縦軸はフィルタ値である。フィルタ値とは、ゲインに相当するものであり、例えば、フィルタ値が0ならば入力信号が100%阻止され、フィルタ値が0.5ならば入力信号が50%通過され、フィルタ値が1ならば入力信号が100%通過される。
図6に示すように、バンドパスフィルタの特性は、中心周波数fCと、下限遮断周波数fLと、上限遮断周波数fHとによって規定される。
したがって、ステップS18で特定した各共振周波数f1、f2、f3に対応して、中心周波数fc=f1のバンドパスフィルタと、中心周波数fc=f2のバンドパスフィルタと、中心周波数fc=f3のバンドパスフィルタとを設定する。なお、図6においては、3次共振周波数f3のバンドパスフィルタの中心周波数fCと、下限遮断周波数fLと、上限遮断周波数fHとが周波数の表示範囲を超えているため記載を省略している。
Next, the processing means sets a bandpass filter having the resonance frequency as a center frequency corresponding to each of the primary to tertiary resonance frequencies f1, f2, and f3 specified in step S18 (step S20: band). Path filter setting step).
FIG. 6 is an explanatory diagram of a bandpass filter.
In FIG. 6, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents filter value. The filter value corresponds to a gain. For example, if the filter value is 0, the input signal is blocked by 100%, if the filter value is 0.5, the input signal passes 50%, and if the filter value is 1. 100% of the input signal is passed.
As shown in FIG. 6, the characteristics of the bandpass filter are defined by the center frequency f C , the lower limit cutoff frequency f L, and the upper limit cutoff frequency f H.
Therefore, a bandpass filter with a center frequency fc = f1, a bandpass filter with a center frequency fc = f2, and a bandpass with a center frequency fc = f3 corresponding to the resonance frequencies f1, f2, and f3 specified in step S18. Set the filter. In FIG. 6, the description is omitted because the center frequency f C , the lower limit cutoff frequency f L, and the upper limit cutoff frequency f H of the bandpass filter having the third
下限遮断周波数fL、上限遮断周波数fHについては次のように設定する。
本実施の形態では、以下の(1)式と(2)式によってバンドパスフィルタの特性を規定する。
fL=fC・2(−1/6)……(1)
fH=fC・2(1/6) ……(2)
言い換えると、下限遮断周波数fLと上限遮断周波数fHとが1/3オクターブの関係にある。
すなわち、下限遮断周波数fLと上限遮断周波数fHとは以下の(3)式と(4)式の関係にある。
fH=(2)1/3・fL ……(3)
fC=(fL・fH)1/2……(4)
これは、JISC1513に規定されている1/3オクターブの規格の考え方と同様である。ただし、上記規格では、中心周波数fcが予め決定されているのに対して、本実施の形態では、中心周波数fcがステップS18によって決定される点が上記規格と相違している。
なお、バンドパスフィルタは、図5に示した振幅特性データから、目的とする共振周波数成分の振動波形を正確に分離することができればよいのであり、バンドパスフィルタの下限遮断周波数fL、上限遮断周波数fHをどのように設定するかは任意である。
The lower limit cutoff frequency f L and the upper limit cutoff frequency f H are set as follows.
In the present embodiment, the characteristics of the bandpass filter are defined by the following equations (1) and (2).
f L = f C · 2 (−1/6) (1)
f H = f C · 2 (1/6) (2)
In other words, the lower limit cutoff frequency f L and upper cut-off frequency f H is in 1/3 octave relationship.
That is, the lower cutoff frequency f L and upper cut-off frequency f H in the following equation (3) and (4) the relationship.
f H = (2) 1/3 · f L (3)
f C = (f L · f H ) 1/2 (4)
This is the same as the concept of the 1/3 octave standard defined in JISC1513. However, in the above-mentioned standard, while the center frequency f c are predetermined, in this embodiment, that the center frequency f c is determined by the step S18 is different from the above-mentioned standard.
The band-pass filter only needs to be able to accurately separate the vibration waveform of the target resonance frequency component from the amplitude characteristic data shown in FIG. 5, and the lower-limit cutoff frequency f L and the upper-limit cutoff of the band-pass filter. how to set the frequency f H is arbitrary.
次に、処理手段は、図5に示す前記振幅特性データを、ステップS20で設定した3つのバンドパスフィルタのそれぞれに入力することにより各バンドパスフィルタから3つの共振周波数(1次、2次、3次共振周波数f1、f2、f3)のそれぞれに対応した共振周波数別振幅特性データを生成する(ステップS22:共振周波数別振幅特性データ生成ステップ)。
次に、処理手段は、ステップS22で生成した3つの共振周波数別振幅特性データのそれぞれと、ステップS16で求めた前記位相特性データとに基づいて逆高速フーリエ変換を行うことにより3つの共振周波数(1次、2次、3次共振周波数f1、f2、f3)のそれぞれに対応した共振周波数別振動波形を生成する(ステップS24:共振周波数別振動波形生成ステップ)。
図7(A)は1次共振周波数f1に対応した共振周波数別振動波形を示す図、(B)は2次共振周波数f2に対応した共振周波数別振動波形を示す図、(C)は3次共振周波数f3に対応した共振周波数別振動波形を示す図である。
すなわち、ステップS24により、図7(A)、(B)、(C)に示す各共振周波数別に分離された振動波形が得られる。
Next, the processing means inputs the amplitude characteristic data shown in FIG. 5 to each of the three bandpass filters set in step S20, thereby causing the three resonance frequencies (first, second, Resonance frequency-specific amplitude characteristic data corresponding to each of the tertiary resonance frequencies f1, f2, and f3) is generated (step S22: Resonance frequency-specific amplitude characteristic data generation step).
Next, the processing means performs inverse fast Fourier transform on the basis of each of the three resonance frequency-specific amplitude characteristic data generated in step S22 and the phase characteristic data obtained in step S16, thereby providing three resonance frequencies ( A vibration waveform for each resonance frequency corresponding to each of the first, second, and third resonance frequencies f1, f2, and f3) is generated (step S24: vibration waveform generation step for each resonance frequency).
FIG. 7A shows a vibration waveform for each resonance frequency corresponding to the primary resonance frequency f1, FIG. 7B shows a vibration waveform for each resonance frequency corresponding to the secondary resonance frequency f2, and FIG. It is a figure which shows the vibration waveform according to the resonant frequency corresponding to the resonant frequency f3.
That is, by step S24, vibration waveforms separated for each resonance frequency shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C are obtained.
次に、処理手段は、ステップS24によって生成された3つの共振周波数別振動波形に基づいて1次、2次、3次共振周波数f1、f2、f3の値を改めて算出する(ステップS26:共振周波数算出ステップ)。
詳細に説明すると、共振周波数別振動波形の波数をNとし、この波数Nの発生時間をTとしたときに、共振周波数の値をN/Tとして改めて算出する。
これにより、各共振周波数の数値を正確に得ることができるが、共振周波数の数値をそれほど正確に得る必要が無ければ、ステップS26を省略してもよい。
Next, the processing means recalculates the values of the primary, secondary, and tertiary resonance frequencies f1, f2, and f3 based on the three resonance frequency-specific vibration waveforms generated in step S24 (step S26: resonance frequency). Calculation step).
More specifically, when the wave number of the vibration waveform for each resonance frequency is N and the generation time of this wave number N is T, the value of the resonance frequency is newly calculated as N / T.
Thereby, although the numerical value of each resonance frequency can be obtained correctly, if it is not necessary to obtain the numerical value of the resonance frequency so accurately, step S26 may be omitted.
次に、処理手段は、3つの共振周波数別振動波形のそれぞれに対応して、該共振周波数別振動波形の振動のピークレベルに基づいて減衰率Dを求め、減衰率Dから損失係数ηを生成し、損失係数ηを前記出力手段を介して出力する(ステップS28:損失係数出力ステップ)。
詳細に説明すると、共振周波数振動波形の振動のピークレベルの二乗を常用対数に変換した後10倍することにより、ピークレベルが直線近似され、その直線の傾きによって振動の減衰率Dが求められる。つまりピークレベルをPkとすると、前記直線は10logPk2で示される。
ここで、減衰率Dと損失係数ηは式(5)で示される関係にある。
η=D/(27.3・fX)……(5)
(fXは各共振周波数)
ここで、共振周波数fXとしてステップS18(共振周波数特定ステップ)で特定された各共振周波数を用いてもよいが、共振周波数fXとしてステップS26によって得られた正確な共振周波数の値を用いると、損失係数ηをより正確に得る上で有利となる。
図8(A)は1次共振周波数f1に対応した振動のピークレベルの二乗の時間変化を常用対数に変換した後10倍した値で示した図、(B)は2次共振周波数f2に対応した振動のピークレベルの二乗の時間変化を常用対数に変換した後10倍した値で示した図、(C)は3次共振周波数f3に対応した振動のピークレベルの二乗の時間変化を常用対数に変換した後10倍した値で示した図である。図8において、横軸は時間(秒)、縦軸は加速度(dB)である。
図8(A)、(B)、(C)において直線近似された部分の傾きが振動の減衰率Dを示している。
なお、図8(C)において、時間が1秒を超えた領域については、得られたピークレベルのデータに含まれる誤差が大きいため、データの座標の図示を省略している。
また、前記出力手段によって損失係数ηをどのような形態で出力し、表現するかは任意である。
また、ステップS10によって計測されコンピュータ12に入力される物体2の振動データ(図4)、ステップS16(振幅特性データ生成ステップ)によって得られた振幅特性データ(図5)、ステップS20(バンドパスフィルタ設定ステップ)によって設定されたバンドパスフィルタの特性(図6)、ステップS24(共振周波数別振動波形生成ステップ)によって得られた共振周波数別振動波形(図7(A)、(B)、(C))、ステップS28(損失係数出力ステップ)によって得られた各次共振周波数に対応した振動のピークレベルの二乗の時間変化を常用対数に変換した後10倍した値で示したデータ(図8(A)、(B)、(C))を中間データとした場合、それら中間データの一部または全部を前記出力手段によって出力するか否かは任意であり、前記中間データをどのような形態で出力し、表現するかも任意である。
Next, the processing means obtains an attenuation rate D based on the vibration peak level of the vibration waveform by resonance frequency corresponding to each of the three vibration waveforms by resonance frequency, and generates a loss coefficient η from the attenuation rate D. Then, the loss coefficient η is output through the output means (step S28: loss coefficient output step).
More specifically, the square of the peak level of the vibration of the resonance frequency vibration waveform is converted into a common logarithm and then multiplied by ten, whereby the peak level is linearly approximated, and the vibration attenuation rate D is obtained by the slope of the straight line. That is, when the peak level and Pk, the straight line is represented by 10logPk 2.
Here, the attenuation rate D and the loss coefficient η are in a relationship represented by the equation (5).
η = D / (27.3 · f X ) (5)
(F X is each resonance frequency)
Here, the resonance frequency f X as step S18 may be used each resonance frequency identified in (resonance frequency specifying step), using the value of the exact resonant frequency obtained by the step S26 as the resonant frequency f X This is advantageous in obtaining the loss coefficient η more accurately.
FIG. 8A is a diagram showing the time change of the square of the peak level of the vibration corresponding to the primary resonance frequency f1 after being converted to a common logarithm and multiplied by 10 and FIG. 8B corresponds to the secondary resonance frequency f2. FIG. 10C shows a value obtained by converting the time change of the square of the vibration peak level to a common logarithm and then multiplying it by 10 times. FIG. 10C shows the time change of the square of the vibration peak level corresponding to the third resonance frequency f3. It is the figure shown by the value multiplied 10 times after converting into. In FIG. 8, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents acceleration (dB).
In FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C, the slope of the portion approximated by a straight line indicates the vibration attenuation rate D.
In FIG. 8C, for the region where the time exceeds 1 second, since the error included in the obtained peak level data is large, the coordinates of the data are not shown.
In addition, it is arbitrary in what form the loss coefficient η is output and expressed by the output means.
Further, vibration data of the
本実施の形態によれば、自由振動する物体の振動波形を示す振動データから共振周波数別周波数振幅特性データを得るとともに、各共振周波数別周波数振幅特性データから共振周波数別に損失係数ηを算出することができるため、特別な加振装置や共振周波数を特定するための煩雑な作業が不要なり、コストの低減および作業の効率化を図れることは無論のこと、物体の振動減衰性能評価を正確に行う上で有利となる。
特に、物体2が、配向方向の異なる繊維が複数層積層することで構成され、あるいは、配向方向が異なる繊維が編み込まれることで構成されるような複合部材である場合には、繊維の積層構造や繊維の編み込み構造が物体2の減衰性能にどのような影響を与えるかを正確に評価することが要求される。本実施の形態によれば、物体2の共振周波数別の損失係数を得ることができるので、繊維の積層構造や繊維の編み込み構造が複合部材の減衰性能に与える影響を評価することができ、このような複合部材の評価を正確に行う上で有利となる。
また、本実施の形態のように物体がゴルフクラブのシャフトである場合には、各共振周波数における損失係数ηを得ることにより、ゴルフクラブによってゴルフボールを打った際にシャフトを介してユーザの手に伝わる打感を正確に評価することができるため、ゴルフクラブのシャフトの性能を評価する上で有利となる。
According to the present embodiment, the frequency amplitude characteristic data for each resonance frequency is obtained from the vibration data indicating the vibration waveform of the freely vibrating object, and the loss coefficient η is calculated for each resonance frequency from the frequency amplitude characteristic data for each resonance frequency. Therefore, there is no need for a special vibration device or complicated work to specify the resonance frequency, and it is of course possible to reduce costs and improve work efficiency, and accurately evaluate the vibration damping performance of objects. This is advantageous.
In particular, when the
Further, when the object is a golf club shaft as in the present embodiment, by obtaining a loss coefficient η at each resonance frequency, when a golf ball is hit with a golf club, the user's hand is passed through the shaft. Therefore, it is advantageous in evaluating the performance of the shaft of the golf club.
なお、本実施の形態では、物体がゴルフクラブのシャフトである場合について説明したが、本発明方法は、短冊形状、板状、あるいは、中実の棒状を呈する物体など種々の形状の物体の振動減衰性能を評価するにあたって広く適用可能である。
また、本発明方法は一般にリジッドといわれている物体に適用可能であり、特に、損失係数ηが比較的小さい物体、例えば損失係数ηが0.02以下の物体が振動減衰性能を正確に評価する上で有利である。
In the present embodiment, the case where the object is a shaft of a golf club has been described. However, the method of the present invention can be applied to vibrations of objects having various shapes such as a strip shape, a plate shape, or a solid rod shape. It can be widely applied to evaluate the attenuation performance.
In addition, the method of the present invention can be applied to an object generally referred to as a rigid. In particular, an object having a relatively small loss factor η, for example, an object having a loss factor η of 0.02 or less accurately evaluates vibration damping performance. This is advantageous.
2……物体、12……コンピュータ、D……減衰率、η……損失係数。 2 ... Object, 12 ... Computer, D ... Decay rate, η ... Loss factor.
Claims (6)
前記コンピュータは、データが入力される入力手段と、前記入力手段によって入力されたデータを処理する処理手段と、前記処理手段から供給されるデータの出力を行う出力手段とを備え、
前記処理手段が、
前記入力手段を介して入力した前記振動波形を示す振動データを高速フーリエ変換することにより、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データとをそれぞれ生成するフーリエ変換データ生成ステップと、
前記振幅特性データに基づいて前記物体の1次共振周波数および2次以上の共振周波数を含む複数の共振周波数を特定する共振周波数特定ステップと、
前記複数の共振周波数のそれぞれに対応して、該共振周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタを設定するバンドパスフィルタ設定ステップと、
前記振幅特性データを前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれに入力することにより各バンドパスフィルタから前記複数の共振周波数のそれぞれに対応した共振周波数別振幅特性データを生成する共振周波数別振幅特性データ生成ステップと、
前記複数の共振周波数別振幅特性データのそれぞれと前記位相特性データとに基づいて逆高速フーリエ変換を行うことにより前記複数の共振周波数のそれぞれに対応した共振周波数別振動波形を生成する共振周波数別振動波形生成ステップと、
前記複数の共振周波数別振動波形のそれぞれに対応して、該共振周波数振動波形の振動のピークレベルに基づいて生成された減衰率Dから損失係数ηを生成し該損失係数ηを前記出力手段を介して出力する損失係数出力ステップとを含み、
前記損失係数出力ステップにおける減衰率Dの生成は、前記共振周波数振動波形の振動のピークレベルの二乗を常用対数値に変換した後10倍して直線近似し、当該直線の傾きを求めることでなされる、
ことを特徴とする物体の振動減衰性能評価方法。 An evaluation method for evaluating the vibration damping performance of the object using a computer based on the vibration waveform of the freely vibrating object,
The computer includes input means for inputting data, processing means for processing data input by the input means, and output means for outputting data supplied from the processing means,
The processing means is
Amplitude characteristic data indicating a vibration amplitude level with respect to a vibration frequency and a phase characteristic indicating a vibration phase with respect to the vibration frequency by performing fast Fourier transform on vibration data indicating the vibration waveform input via the input means. A Fourier transform data generation step for generating data respectively;
A resonance frequency specifying step of specifying a plurality of resonance frequencies including a primary resonance frequency of the object and a resonance frequency of the second or higher order based on the amplitude characteristic data;
A bandpass filter setting step for setting a bandpass filter having the resonance frequency as a center frequency corresponding to each of the plurality of resonance frequencies;
Resonance frequency-specific amplitude characteristic data generation step of generating amplitude characteristic data by resonance frequency corresponding to each of the plurality of resonance frequencies from each band-pass filter by inputting the amplitude characteristic data to each of the plurality of band-pass filters. When,
Resonance for each resonance frequency that generates a vibration waveform for each resonance frequency corresponding to each of the plurality of resonance frequencies by performing an inverse fast Fourier transform based on each of the plurality of amplitude characteristic data for each resonance frequency and the phase characteristic data. A waveform generation step;
Corresponding to each of the plurality of vibration waveforms by resonance frequency, a loss factor η is generated from the attenuation factor D generated based on the peak level of vibration of the resonance frequency vibration waveform, and the loss factor η is output to the output means. look including a loss factor output step of outputting through,
The generation of the attenuation factor D in the loss factor output step is performed by converting the square of the peak level of the vibration of the resonance frequency vibration waveform into a common logarithm and multiplying it by 10 to obtain a linear approximation and obtaining the slope of the straight line. The
A method for evaluating vibration damping performance of an object.
前記中心周波数をfCとし、前記下限遮断周波数をfLとし、前記上限遮断周波数をfHとしたときに、
fL=fC・2(−1/6)
fH=fC・2(1/6)である、
ことを特徴とする請求項1記載の物体の振動減衰性能評価方法。 In the bandpass filter setting step, the processing means sets a lower limit cutoff frequency and an upper limit cutoff frequency of the bandpass filter,
When the center frequency is fC, the lower cutoff frequency is fL, and the upper cutoff frequency is fH,
fL = fC · 2 (−1/6)
fH = fC · 2 (1/6) ,
The method for evaluating vibration damping performance of an object according to claim 1.
前記中心周波数をfCとし、前記下限遮断周波数をfLとし、前記上限遮断周波数をfHとしたときに、
fH=(2)1/3・fL
fC=(fL・fH)1/2である、
ことを特徴とする請求項1記載の物体の振動減衰性能評価方法。 In the bandpass filter setting step, the processing means sets a lower limit cutoff frequency and an upper limit cutoff frequency of the bandpass filter,
When the center frequency is fC, the lower cutoff frequency is fL, and the upper cutoff frequency is fH,
fH = (2) 1/3 · fL
fC = (fL · fH) 1/2 .
The method for evaluating vibration damping performance of an object according to claim 1.
前記損失係数出力ステップによる損失係数ηはη=D/(27.3・fX)によって算出される、
ことを特徴とする請求項1記載の物体の振動減衰性能評価方法。 When the resonance frequency specified in the resonance frequency specifying step is fX,
The loss factor η by the loss factor output step is calculated by η = D / (27.3 · fX).
The method for evaluating vibration damping performance of an object according to claim 1.
前記損失係数出力ステップによる損失係数ηはη=D/(27.3・fX)によって算出され、
前記fxとして前記共振周波数算出ステップによって求められた共振周波数を用いる、
ことを特徴とする請求項1記載の物体の振動減衰性能評価方法。 For each of the plurality of vibration waveforms by resonance frequency generated by the resonance frequency by vibration waveform generation step, when the wave number of the vibration waveform by resonance frequency is N and the generation time of the wave number N is T, A resonance frequency calculating step of calculating each of the plurality of resonance frequencies as N / T,
The loss factor η by the loss factor output step is calculated by η = D / (27.3 · fX),
The resonance frequency obtained by the resonance frequency calculation step is used as the fx.
The method for evaluating vibration damping performance of an object according to claim 1.
前記物体の自由振動は、前記物体の長手方向の一端が固定された状態で前記物体の長手方向の他端に対して長手方向と直交する方向の力が加えられることによって前記物体が弾性変形された状態とされ、次いで、前記力が瞬間的に除去されることによってなされる、
ことを特徴とする請求項1記載の物体の振動減衰性能評価方法。 The object has an elongated cylindrical shape or a strip shape,
In the free vibration of the object, the object is elastically deformed by applying a force in a direction perpendicular to the longitudinal direction to the other end of the object in the longitudinal direction with one end in the longitudinal direction of the object being fixed. And then the force is instantaneously removed,
The method for evaluating vibration damping performance of an object according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007260635A JP5176464B2 (en) | 2007-10-04 | 2007-10-04 | Method for evaluating vibration damping performance of objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007260635A JP5176464B2 (en) | 2007-10-04 | 2007-10-04 | Method for evaluating vibration damping performance of objects |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009092398A JP2009092398A (en) | 2009-04-30 |
| JP5176464B2 true JP5176464B2 (en) | 2013-04-03 |
Family
ID=40664537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007260635A Expired - Fee Related JP5176464B2 (en) | 2007-10-04 | 2007-10-04 | Method for evaluating vibration damping performance of objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5176464B2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5229073B2 (en) * | 2009-04-02 | 2013-07-03 | 横浜ゴム株式会社 | Method for evaluating rod-shaped body and system for evaluating rod-shaped body |
| JP5178694B2 (en) * | 2009-11-20 | 2013-04-10 | 本田技研工業株式会社 | Evaluation method of vibration damping |
| JP6604200B2 (en) * | 2015-12-28 | 2019-11-13 | セイコーエプソン株式会社 | Accelerometer, measurement system, and measurement device |
| JP6886890B2 (en) * | 2017-08-08 | 2021-06-16 | 株式会社竹中工務店 | Decay time analysis methods, instruments, and programs |
| CN109870284B (en) * | 2019-03-12 | 2021-02-05 | 中国科学院国家天文台 | A damping test method for FAST telescope cabin cable system |
| CN112446329B (en) * | 2020-11-30 | 2023-08-08 | 广州大学 | Time-varying structure instantaneous frequency determining method, system, device and storage medium |
| US20240413776A1 (en) * | 2021-10-28 | 2024-12-12 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Frequency characteristic measurement apparatus and frequency characteristic measurement method |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0785047B2 (en) * | 1987-04-06 | 1995-09-13 | 大阪府 | Measuring method and measuring device for loss coefficient, dynamic elastic coefficient, dynamic shear elastic coefficient and dynamic Poisson's ratio of rod or plate |
| JP3147413B2 (en) * | 1991-07-19 | 2001-03-19 | ヤマハ株式会社 | Musical tone waveform synthesizer and musical tone waveform analyzer / synthesizer |
| JP3005353B2 (en) * | 1992-01-21 | 2000-01-31 | 大阪瓦斯株式会社 | Cross section detection device for concealed place |
| JPH07230107A (en) * | 1994-02-16 | 1995-08-29 | Canon Inc | Shake correction device |
| JP3201936B2 (en) * | 1995-09-29 | 2001-08-27 | 株式会社日立製作所 | Control device for in-cylinder injection engine |
| JPH11141005A (en) * | 1997-11-07 | 1999-05-25 | Honda Motor Co Ltd | Manufacturing method of partial composite type vibration damping parts for automobile |
| JP2001175252A (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Rhythm Watch Co Ltd | Sound producing device |
| JP2004023710A (en) * | 2002-06-20 | 2004-01-22 | Kaiyo Denshi Kogyo Kk | Digital bandpass filtering device and its method |
| JP2004255393A (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Maruwa Steel:Kk | Welding method for laminated damping steel sheet, and damping /muffling welded product produced thereby |
| JP4557202B2 (en) * | 2003-04-01 | 2010-10-06 | 花王株式会社 | Polymer concrete composition for audio equipment |
| JP4121426B2 (en) * | 2003-07-18 | 2008-07-23 | 協同油脂株式会社 | Method and apparatus for measuring coefficient for vibration energy loss |
| JP3802534B2 (en) * | 2004-01-30 | 2006-07-26 | 東エン株式会社 | Method and apparatus for measuring sound absorption coefficient of road pavement |
| JP2006084371A (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Kobe Steel Ltd | Loss factor measuring device |
| JP4658743B2 (en) * | 2005-09-05 | 2011-03-23 | 株式会社大林組 | Vibration monitoring system |
-
2007
- 2007-10-04 JP JP2007260635A patent/JP5176464B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009092398A (en) | 2009-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5176464B2 (en) | Method for evaluating vibration damping performance of objects | |
| JP6020109B2 (en) | Apparatus and method for calculating transfer characteristics | |
| US9897518B2 (en) | Method and apparatus for measuring damping in a workpiece | |
| US8530736B2 (en) | Musical tone signal synthesis method, program and musical tone signal synthesis apparatus | |
| CN108072488A (en) | The device and test method of a kind of indirectly testing shafting torsion stiffness and mode | |
| US20190011402A1 (en) | Inspection device, inspection method, and non-transitory recoding medium storing inspection program | |
| Jossic et al. | Modal active control of Chinese gongs | |
| JP6886890B2 (en) | Decay time analysis methods, instruments, and programs | |
| JP5229073B2 (en) | Method for evaluating rod-shaped body and system for evaluating rod-shaped body | |
| JP4121426B2 (en) | Method and apparatus for measuring coefficient for vibration energy loss | |
| JP2007232492A (en) | Transfer characteristic measuring method and apparatus | |
| JP2023119392A (en) | Inspection device and inspection method | |
| JP5378093B2 (en) | Rail axial force measuring device and rail axial force measuring method | |
| JP7476150B2 (en) | Diagnostic method, diagnostic device, and diagnostic program | |
| JP6443093B2 (en) | Signal processing apparatus and signal processing system | |
| WO2015111657A1 (en) | Acoustic effect setting method | |
| CN103308155A (en) | Comprehensive evaluation system and method of acoustic quality of piano soundboard | |
| CN104713690A (en) | System and method for identifying inherent frequency of component | |
| Neubauer et al. | An active-system approach for eliminating the wolf note on a cello | |
| JP3367287B2 (en) | Electronic percussion instrument | |
| JP6191299B2 (en) | Pickup device | |
| JP3802200B2 (en) | Fruit ripeness measuring method and ripeness measuring device | |
| JP2021181967A (en) | Non-destructive inspection equipment | |
| CN204422162U (en) | A kind of recognition system of component natural frequency | |
| JP5902518B2 (en) | Engine stress analyzer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100811 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120510 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120515 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120711 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121211 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121224 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5176464 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |