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JPH0216463B2 - - Google Patents
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JPH0216463B2 - - Google Patents

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JPH0216463B2
JPH0216463B2 JP56126915A JP12691581A JPH0216463B2 JP H0216463 B2 JPH0216463 B2 JP H0216463B2 JP 56126915 A JP56126915 A JP 56126915A JP 12691581 A JP12691581 A JP 12691581A JP H0216463 B2 JPH0216463 B2 JP H0216463B2
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vibration
mode
analysis method
parts
determined
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Fumio Fujisawa
Rikuro Takahashi
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Publication of JPH0216463B2 publication Critical patent/JPH0216463B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、構造物の振動特性を解析する振動解
析方法に関する。 〔従来の技術〕 新規に機械を開発したりあるいはモデルチエン
ジをする場合には、多くの場合試作の過程を経る
のが通例である。すなわち、新しい構想のもとに
機械設計を行なつた後に、部品を製作してそれら
を組立て、種々の試験を実施する。試験の内容
は、性能、機能、信頼性など広汎に及ぶ。試験の
結果が満足し得るものであれば、試作を完了す
る。逆に、試験の結果が満足し得ない場合には、
部品に改良を施し、再度の試験を行なう。この作
業は、種々の試験結果がそれぞれの目標値を満足
するまで繰返される。試作は一度で達成されるこ
とは少なく、むしろ改良を施しての繰返し試験を
行なう方が多い。満足できる試験結果が得られれ
ば、その場合の仕様・諸元を適正値と決定した後
に、最終的な製品の生産に移行する。 特に最近の機械は経済設計が強力に推進されつ
つあり、これに伴なつて信頼性の確保が従前に比
べるとより一層重要になつている。経済設計の具
体的な方策としては、機械をコンパクトにしたり
あるいは構成部材を薄肉化して使用材料を節約し
たりするのであるが、これによる信頼性の問題は
機械が振動し易い体質になるということである。
従つて、振動に対する機械の信頼性すなわち動的
信頼性は、試作によつて確認すべき最重要項目の
一つとなつており、試作により綿密な振動測定及
び検討が行なわれている。 〔発明が解決しようとする課題〕 動的信頼性の確保を意図した試作の場合でも、
部品を組立てては振動試験を実施し、振動振幅、
固有振動数、周波数応答特性などの振動特性が目
標値を満足するまでは、部品の改良・組立て・試
験を繰返すことになる。特に試作数が大規模であ
つたり、小形でも複雑な形状である場合には、多
点の振動測定を必要とし、大規模な振動計測装置
を必要とするかあるいは多大の経費と膨大なマン
アワーを費やすことを余儀なくされる。その結果
は、製品のコストアツプや開発期間が遅延するな
どの不都合を招来する。 また、新規の機械を開発する場合あるいは機械
にモデルチエンジを施す場合には、機械製作後の
信頼性を確保するために、設計段階で振動解析を
行なうことが多い。最近ではコンピユータ及び数
値解法の進歩と相まつて、計算で機械の振動予測
を行ない、設計段階で機械の信頼性確保に努める
ことが多くなつている。しかしながら、単機容量
増大による経済設計を指向する場合には、当然の
ことながら機械の構造物な規模が大きくなり、コ
ンピユータを用いるにしても振動解析に膨大な計
算時間を費やしたり、あるいは計算規模が大き過
ぎるために解析不可能という事態をしばしば経験
するようになつた。その理由は、有限要素法や伝
達マトリツクス法などの従来の解析法にみられる
ごとく、解析対象機をひとまとめにして扱うが故
に、計算規模が非常に大きくなつてしまうことに
よる。この結果は、設計コストが上昇したり、動
的信頼性確保がおぼつかないなど設計業務の円滑
な進行を著しく損ねていた。 本発明の目的は、大規模或いは複雑な構造物の
振動解析を容易かつ高精度に達成できる構造物の
振動解析方法を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、初めに機械を構成する部品あるいは
部分構造物の基本特性を固有振動モード及び静的
な外力を加えた場合の静的変形モードとして計算
あるいは実測で求め、次に部品(あるいは部分構
造物)ごとの基本特性を組合せて(合成して)、
構造物全体の振動特性を算出するようにした振動
解析方法を実現するものである。 〔作用〕 つまり、複数の部品または部分構造物により構
成される構造物において、まず、ある部品または
部分構造物夫々の境界点に変位及び角度について
単位量だけ変形させたときの静的変形モードと、
該モードに固定の条件を与えたときの固有振動モ
ードを求める。 次に、この静的変形モードと固有振動モードに
基づき、前記部品または部分構造物により構成さ
れる構造物全体としての固有振動モードを求め
る。 そして、この構造物の固有振動モードを用い
て、該構造物の周波数応答及び過渡応答などを演
算し構造物の振動解析を行うため、大規模或いは
複雑な構造物の振動解析を容易かつ高精度に行う
ことができる。 〔実施例〕 本発明になる振動解析法の一実施例を第1図〜
第6図を用いて説明する。第1図は、本発明によ
つて機械の振動解析を行なう場合の手順を示した
ものである。第2図〜第6図は、説明簡単化のた
めに解析対象を複雑な機械の代りに両端固定のは
りを例として、本発明における個々の内容を原理
的に図解したものである。 第2図と第3図に示すように、解析対象の両端
固定はり1は、片持はりとしての部分構造物2と
3とからなつているものとする。片持はり2と3
とは、両方の端点(境界点)4,5において溶接
などで剛結合され、その結果として両端固定のは
り1を構成しているものとする。 第2図〜第6図を用いながら、第1図の作業手
順に沿つて、本振動解析法の実施例を説明する。 (A) まず初めに、組立てに入る前の状態にある部
分構造につき、2種類の静的変形モードを求め
る、求め方の原理を第4図に示したが、一つは
第4図の上図に示したように境界点に静的な力
を加えて境界点4及び5に単位の変位x=1を
発生させたときの変形モードである。 (B) もう一つの静的変形モードは、第4図の下図
に示したように境界点に静的なモーメントを加
えて境界点4及び5に単位の局変位q=1を発
生させたときの変形モードである。この静的変
形モードを機械を構成する全部品あるいは全部
分構造について求める。 (C) 次に、やはり組立てに入る前の状態にある部
分あるいは部分構造物に対し、それぞれの境界
点に固定の条件を与え、その時の固有振動モー
ドを求める。この固有振動モードを機械を構成
する全部品あるいは全部分構造物について求め
る。 (D) (A)〜(C)項のような条件下で得られたすべての
部分構造についての基本特性(静的変形モード
と固有振動モード)を組合せて(合成して)、
機械を組立てあげたことを想定した場合の固有
振動モードを求める計算を実行する。本計算の
原理は後述するが、本発明では、この手法をモ
ード合成法あるいはモード合成計算と称する。 このモード合成の計算に際しては、各部品あ
るいは部分構造物間の係合関係に適合するよう
に座標変換をして、部品あるいは部分構造物ご
との基本特性を組合せる(合成する)。 (E) (D)項のモード合成計算の結果として得られた
振動対象機械の固有振動モードをもとに、機械
の周波数応答を求める計算を実行する。固有振
動モードから周波数応答を求る計算原理は参考
文献によつて明らかであり、容易に達成するこ
とができる。 (F) (D)項の固有振動モードの計算結果をともに、
機械の過渡応答を求める計算を実行する。固有
振動モードから過渡応答を求める計算原理はや
はり参考文献によつて明らかである。 参考文献 K.J.Bathe、E.L.Wilson著、菊池訳:有限要素
法の数値計算、P345〜4389(科学技術出版社、
1979年9月発行) 次に、部品(あるいは部分構造物)の基本特性
(静的変形モード及び固有振動モード)から機械
の固有振動モードを導く計算原理を示す。本発明
では、この手法をモード合成法と略称する。 機械は、有限個の部品あるいは有限個の部分構
造物からなつているものとする。組立前の状態に
ある部品(あるいは分割状態にある部分構造物)
の代表番号をrとし、部品についての静的剛性方
程式を書くと次のようになる。 式(1)において、Bは境界変位(他の部品と結合
する点の変位)、Iは内部変位を表わす記号であ
る〔k〕(r)、{u}(r)、{f}(r)は、それぞれ部
品(あるいは部分構造物)rの剛性マトリツク
ス、変位ベクトル、外力ベクトルである。 前記した部品(あるいは部分構造物)rの静的
変形モード〔φC〕(r)は、式(1)において {f}(r)={0} とおくことにより 〔φC〕(r)=−〔kII-1(r)〔kIB〕(r) …(2) として得られる。この静的変形モード〔φC〕(r)
はマトリツクスである。〔φC〕(r)の各列は対応す
る各境界点変位を単位の量だけ変化させたときの
内部変位の変化量である。 さて、前記した固有振動モードであるが、境界
変位を任意の境界条件(完全固定あるいは自由の
条件)に対する自由振動の固有振動モードとして
定義する。一般に、部品(あるいは部分構造物)
が連続弾性体の場合には固有振動モードは理論的
に無限個存在するが、本解法においては有限個の
P次までの固有振動モードを考慮する。このP個
の固有振動モードを列に並べたマトリツクスを
〔φ〕(r)で表わし、ここで改めて〔φ〕(r)を固有
振動モードと呼ぶことにする。 モード合成法では、式(2)で与えらた静的変形モ
ード〔φC〕(r)と上記のように定義した固有振動
モード〔φ〕(r)に対応する一般化座標ベクトル
{pB}(r)、〔qN}(r)を用いて、部品(あるいは部
分構造物)の変位ベクトル{u}(r)を境界点変
位と内部変位に分割した形で次のように表わす。 式(3)における〔IB〕は境界変位に対応する単位
マトリツクスである。 式(3)から {uB}(r)={pB}(r)+〔φB〕(r){qN}(r) …(4) が導かれるが、一般に 〔φB〕(r)=
[Industrial Application Field] The present invention relates to a vibration analysis method for analyzing vibration characteristics of a structure. [Prior Art] When developing a new machine or changing a model, it is customary to go through a prototyping process in many cases. That is, after designing a machine based on a new concept, we manufacture parts, assemble them, and conduct various tests. Test content covers a wide range of areas, including performance, functionality, and reliability. If the test results are satisfactory, the prototype will be completed. Conversely, if the test results are not satisfactory,
The parts will be improved and tested again. This operation is repeated until the various test results satisfy their respective target values. Prototyping is rarely achieved in one go; rather, it is often the case that improvements are made and repeated tests are conducted. If a satisfactory test result is obtained, the specifications and specifications in that case are determined to be appropriate values, and then production of the final product begins. In particular, economical design is being strongly promoted in recent machines, and with this, ensuring reliability has become even more important than before. Specific measures for economical design include making the machine more compact or using thinner component parts to save on materials used, but the problem with reliability is that this makes the machine more susceptible to vibration. It is.
Therefore, the reliability of the machine against vibrations, that is, the dynamic reliability, is one of the most important items to be confirmed through prototype production, and thorough vibration measurements and studies are being conducted using prototype production. [Problems to be solved by the invention] Even in the case of prototypes intended to ensure dynamic reliability,
After assembling the parts, conduct a vibration test to determine the vibration amplitude,
Improvement, assembly, and testing of parts are repeated until vibration characteristics such as natural frequency and frequency response characteristics satisfy target values. In particular, if the number of prototypes is large, or if the prototype is small but has a complicated shape, vibration measurement at multiple points is required, which may require a large-scale vibration measurement device or require a large amount of expense and man hours. be forced to spend. The result is inconveniences such as increased product costs and delayed development times. Furthermore, when developing a new machine or changing the model of the machine, vibration analysis is often performed at the design stage to ensure reliability after the machine is manufactured. In recent years, with advances in computers and numerical analysis methods, it has become increasingly common to use calculations to predict machine vibrations and to ensure machine reliability at the design stage. However, when aiming for economical design by increasing the capacity of a single machine, the scale of the machine structure will naturally increase, and even if a computer is used, a huge amount of calculation time will be spent on vibration analysis, or the calculation scale will be too large. I have often experienced situations where it is impossible to analyze because it is too large. The reason for this is that, as in conventional analysis methods such as the finite element method and the transfer matrix method, the machines to be analyzed are handled as a group, resulting in a very large calculation scale. As a result, the smooth progress of design work was significantly impaired, such as increased design costs and uncertainty about ensuring dynamic reliability. An object of the present invention is to provide a vibration analysis method for a structure that can easily and accurately perform vibration analysis of a large-scale or complicated structure. [Means for Solving the Problems] The present invention first calculates or actually measures the basic characteristics of parts or partial structures constituting a machine as a natural vibration mode and a static deformation mode when a static external force is applied. Then, by combining (synthesizing) the basic characteristics of each part (or substructure),
This method realizes a vibration analysis method that calculates the vibration characteristics of the entire structure. [Operation] In other words, in a structure composed of multiple parts or substructures, first, the static deformation mode is when the boundary points of each part or substructure are deformed by a unit amount in terms of displacement and angle. ,
Find the natural vibration mode when a fixed condition is given to the mode. Next, based on the static deformation mode and the natural vibration mode, the natural vibration mode of the entire structure constituted by the parts or partial structures is determined. The natural vibration mode of the structure is then used to calculate the frequency response and transient response of the structure to perform vibration analysis of the structure, making it easy and highly accurate to perform vibration analysis of large-scale or complex structures. can be done. [Example] An example of the vibration analysis method according to the present invention is shown in Figures 1-
This will be explained using FIG. FIG. 1 shows the procedure for performing vibration analysis of a machine according to the present invention. 2 to 6 are diagrams illustrating each content of the present invention in principle, using a beam fixed at both ends as an example of the object of analysis instead of a complicated machine for the purpose of simplifying the explanation. As shown in FIGS. 2 and 3, it is assumed that a beam 1 with fixed ends to be analyzed consists of partial structures 2 and 3 as cantilever beams. Cantilever beams 2 and 3
are rigidly connected by welding or the like at both end points (boundary points) 4 and 5, thereby forming a beam 1 fixed at both ends. An embodiment of this vibration analysis method will be described along the work procedure shown in FIG. 1 using FIGS. 2 to 6. (A) First, Figure 4 shows the principle of finding two types of static deformation modes for the partial structure in the state before assembly. As shown in the figure, this is the deformation mode when a static force is applied to the boundary points to generate unit displacement x=1 at boundary points 4 and 5. (B) Another static deformation mode is when a static moment is applied to the boundary points to generate unit local displacement q = 1 at boundary points 4 and 5, as shown in the lower part of Figure 4. This is the transformation mode. This static deformation mode is determined for all parts or all partial structures that make up the machine. (C) Next, for the parts or substructures that are still in their pre-assembly state, fixed conditions are applied to each boundary point, and the natural vibration modes at that time are determined. This natural vibration mode is determined for all parts or partial structures that make up the machine. (D) Combining (synthesizing) the basic properties (static deformation mode and natural vibration mode) of all substructures obtained under the conditions described in (A) to (C),
Perform calculations to find the natural vibration mode assuming that the machine is assembled. The principle of this calculation will be described later, but in the present invention, this method is referred to as a mode synthesis method or a mode synthesis calculation. When calculating this mode synthesis, coordinate transformation is performed to match the engagement relationship between each part or substructure, and the basic characteristics of each part or substructure are combined (synthesized). (E) Perform calculations to determine the frequency response of the machine based on the natural vibration mode of the vibrating machine obtained as a result of the mode synthesis calculation in section (D). The calculation principle for determining the frequency response from the natural vibration modes is clear from the references and can be easily achieved. (F) Together with the calculation results of the natural vibration mode of (D),
Perform calculations to determine the transient response of the machine. The calculation principle for determining the transient response from the natural vibration mode is also clear from the reference literature. References KJ Bathe, EL Wilson, Translated by Kikuchi: Numerical Calculation of the Finite Element Method, P345-4389 (Science and Technology Publishing,
(Published September 1979) Next, we will explain the calculation principles for deriving the natural vibration mode of a machine from the basic characteristics (static deformation mode and natural vibration mode) of a component (or partial structure). In the present invention, this method is abbreviated as mode synthesis method. It is assumed that a machine is made up of a finite number of parts or substructures. Parts in pre-assembled state (or substructures in divided state)
Let r be the representative number of , and write the static stiffness equation for the part as follows. In equation (1), B is the boundary displacement (displacement at the point where it connects with other parts), and I is the symbol representing the internal displacement [k](r), {u}(r), {f}(r ) are the stiffness matrix, displacement vector, and external force vector of the part (or partial structure) r, respectively. By setting {f}(r)={0} in equation (1), the static deformation mode [φ C ](r) of the above-mentioned part (or substructure) r can be calculated as [φ C ](r). It is obtained as =−[k II ] -1 (r)[k IB ](r) …(2). This static deformation mode〔φ C 〕(r)
is a matrix. Each column of [φ C ](r) is the amount of change in internal displacement when the displacement of each corresponding boundary point is changed by a unit amount. Now, regarding the above-mentioned natural vibration mode, boundary displacement is defined as the natural vibration mode of free vibration for any boundary condition (completely fixed or free condition). In general, parts (or substructures)
When is a continuous elastic body, there are theoretically an infinite number of natural vibration modes, but in this solution, a finite number of natural vibration modes up to the P order are considered. A matrix in which the P natural vibration modes are arranged in a row is represented by [φ](r), and here, [φ](r) will be called the natural vibration mode. In the mode synthesis method , the generalized coordinate vector {p B }(r) and [q N }(r), the displacement vector {u}(r) of the part (or partial structure) is divided into boundary point displacement and internal displacement and expressed as follows. [I B ] in equation (3) is a unit matrix corresponding to the boundary displacement. From equation (3), {u B }(r)={p B }(r)+[φ B }(r){q N }(r) …(4) is derived, but in general, [φ B }( r)=

〔0〕 であるから {uB}(r)={pB}(r) となる。この関係は計算用のプログラムを作る上
で非常に便利な性質である。 式(4)を変形すれば {pB}(r)={uB}(r)−〔φB〕(r){qN}(r) …(5) となる。 式(3)からは、さらに次式が導かれる。 {uI}(r)=〔φC〕(r){pB}(r)+〔φI〕(r){qN}(r
)
…(6) 式(6)の右辺の{pB}(r)に対し(5)の関係を代入
すると次式を得る。 {uI}(r)=〔φC〕(r){uB}(r)+〔φN〕(r){qN}(r
)
…(7) ここに、 〔φN〕(r)=〔φI〕(r)−〔φC〕(r)〔φB〕(r) …(8) である。式(7)より内部変位ベクトル{uI}(r)は
境界点変位ベクトル{uB}(r)と前記した固有振
動モード〔φ〕(r)に対応する一般化座標ベクト
ル{qN}(r)で表わされることがわかる。したが
つて、式(3)は次ように書き換えることができる。 式(9)が部品(あるいは部分構造物)の基本特性
を表わす最終的な式であり、モード合成法の基本
となる式である。式(9)から得られる関係は、計算 {qB}(r)={uB}(r) プログラムを作成する上で非常に重要な性質であ
る。すなわち、部品(あるいは部分構造物)の境
界点(結合点)には、{uB}(r)が現われるだけで
あつて、{qN}(r)が関与しないので、各部品(あ
るいは部分構造物)の基本特性を組合せて機械全
体系の振動特性を求めることが容易になる。この
組合せ法は、従前の有限要素法の重ね合せ法と全
く同じである。 式(9)を用いたモード合成法における各部品(あ
るいは部分構造物)rの運動方程式を求めると、
次のようになる。 〔M〕(r){q¨}(r)+〔K〕(r){q〕(r)={F}(r
)
…(10) ここに、ドツト・は時間微分を表わし、また 〔M〕(r)=〔N〕T(r)〔m〕(r)〔N〕(r) 〔K〕(r)=〔N〕T(r)〔k〕(r)〔N〕(r) 〔F〕(r)=〔N〕T(r){f}(r) …(11) である。Tはマトリツクスの転置を示す記号であ
る。〔m〕(r)、〔k〕(r)、{f}(r)は、部品(ある
いは部分構造物)rの離散化された質量マトリツ
クス剛性マトリツクス、外力ベクトルである。
〔N〕(r)及び{q}(r)は式(9)において次のように
定義された記号である。 式(10)で表わされたモード合成法における部品
(あるいは部分構造物)の運転方程式を機械全体
系について組合せる(重ね合せる)と次のように
なる。 〔M〕{q¨}+〔K〕{q}={F} …(14) ここに、{q}、〔M〕、〔K〕、{F}は、それぞ
れモード合成された機械全体系の一般化座標ベク
トル、質量マトリツクス、剛性マトリツクス、外
力ベクトルである。 機械の固有振動数及び固有振動モードを求める
ための固有値問題は、式(14)において {F〕={0} {q}={φ}ejt ω:振動数 t:時間 j=√−1 とすれば次のようになる。 〔K〕{φ}=ω2〔M〕{φ} …(15) 式(15)を満足するωと{φ}をそれぞれ機械の
固有振動数及び固有振動モードとして計算するこ
とができる。以上がモード合成法に関する方程式
である。 第5図では、部品あるいは部分構造物の基本特
性としての固有振動モードを求める際、境界点に
固定の条件を与える場合を例示したが、境界点の
条件を力学的に自由として求めた固有振動モード
でも第1図の解法は成立する。 第1図の実施例を採用した場合の効果は次の通
りである。 (イ) 機械の振動解析を、初に部品あるいは部分構
造物の基本特性を求め、次にそれらを合成して
機械全体の振動特性を求めるという2段階に大
別して実行するために、それぞれの特性測定・
計算の規模が小さくなり、大規模な機械の振動
解析を容易に達成できる利点がある。 (ロ) 同一の部品あるいは部分構造物が複数個周期
的に配置されたような機械の振動解析に対して
は、部品あるいは部分構造物の基本特性を1個
だけについて求めればよいから、周期構造形態
の機械の振動解析を合理化できる。 (ハ) 部品あるいは部分構造物の基本特性(静的変
形モード及び固有振動モード)と機械の固有振
動モードが求める結果、それらをつき合せるこ
とにより、機械についての振動的な問題点を迅
速にキヤツチし、かつ対策を見出すことが容易
となる。 第7図は、機械を構成する部品あるいは部分構
造物の基本特性(静的変形モード及び固有振動モ
ード)のすべてを実測で求めることを振動解析の
起点とする本発明の他の実施例である。部品ある
いは部分構造物の基本特性を多数回測定した場合
にバラツキがあつたり、あるいは測定点が少ない
ような場合は、最小自乗法により部品あるいは部
分構造物の静的変形モードや固有振動モードを表
わす近似関数を求め、その結果を合成計算に利用
する手段も可能である。 第7図の実施例によれば、次のような効果が期
待できる。 (イ) 部品あるいは部分構造物の基本特性(静的変
形モード及び固有振動モード)を実測で求める
ことが解析の起点となるために、部品あるいは
部分構造物の基本特性に対する測定精度を高め
れば、最終的な機械の振動予測の精度を高める
ことが可能である。 (ロ) 部品あるいは部分構造物の基本特性(静的変
形モード及び固有振動モード)をもとに、機械
を組立てたことを想定した場合の振動特性を予
測できるため、機械を組立てての振動測定を省
略することができる。特に大規模な機械の場合
には、機械を組立てたり、組立て後の機械の振
動を測定したりするための作業には膨大なマン
アワーを必要とするため、これらの作業を省略
できることは、試作段階にある機械に対しては
その開発費を、生産段階の機械に対しては検査
に要する経費を大幅に節減する効果をもたら
す。 (ハ) 機械の振動試験を省略できることの効果は、
マンアワーの節減のみではない。すなわち、本
発明によれば、測定作業が構造的な規模の小さ
い部品あるいは部分構造物に限られるから、小
規模の測定装置でこと足りるため、高価な大規
模測定装置の導入を阻止できる効果もある。 (ニ) 機械に対する振動試験を行なつた結果、満足
すべき振動特性が得られない場合は、当然のこ
とながら改善策を講じなければならない。この
ような場合には、修正を施した部品(あるいは
部分構造物)を製作しその基本特性を測定すれ
ば、他の部品(あるいは部分構造物)の基本特
性はすでに測定されたデータを使用できるの
で、修正部品を組込んだことを想定した機械の
振動実測が容易に実行できる。すなわち、機械
の機械特性改善に関する作業を最小限の部品表
作と実測にとどめることが可能であり、振動試
験に係る業務を合理化できる。 つぎに、本発明の更に他の実施例を第8図によ
つて示す。第8図の実施例は、機械を構成するす
べての部品の基本特性(静的変形モード及び固有
振動モード)を計算によつて求め、計算によつて
得られた部品ごとの基本特性を組合せて、機械全
体の振動特性を計算する方式である。 第8図の実施例における部品の基本特性の計算
には、振動解析の分野でよく知られている有限要
素法あるいは伝達マトリツクス法を用いている。
この方式はすべての作業を計算で処理するため
に、機械の製作に先立つ設計段階で製作完了を想
定した場合の機械の振動予測ができる。機械の実
体が存在しなくても振動予測が成立することは、
信頼性確保にとつての効果的な設計ができること
を意味する。すなわち、部品の寸法諸元を種々変
更した場合の機械の振動がどのようになるかとい
うことを調べるいわゆるパラメータサーベイが容
易にできる結果として、設計不良を防止したり、
不良製品の製造を防止する効果を発揮する。 さらに、第8図に示した実施例による場合の利
点をつけ加える。有限要素法や伝達マトリツクス
法で機械の振動解析を行う場合、従来の方法は解
析対象の機械を計算上ひとまとめにして扱うため
に、一見便利なように見うけられるが、実際には
計算の規模が大きくなり、コンピユータを用いる
にしても膨大な計算時間を費やすか、あるいは小
規模のコンピユータでは計算不可能となつてしま
う。第8図の実施例によれば、計算規模の小さい
部品ごとの基本特性を予め計算しておくために、
機械全体の振動特性を計算する場合には計算に用
いる情報量を圧縮した形で計算できるから、従来
法に比べると計算時間の短縮が可能であり、ひい
ては従来法では扱い得なかつたような大規模な機
械の解析が可能となる。 また、第8図の実施によれば、一体のものとな
つていて、実際の分割が不可能な機械構造物の振
動解析に対しは効果を発揮する。このような機械
構造物の例としては、塔、槽、ケーシングなどが
ある。この種の機械構造物の振動制御に対して
は、設計図をもとに解析対象物を有限個の部分構
造物に仮想分割し、仮想分割した部分の構造物の
それぞれについての基本特性を計算し、それらを
組合せた計算も行なえば、もとの機械構造物の振
動解析が達成される。 さらに、第9図に基づき、本発明の別の実施例
を説明する。第7図の実施例は、すべての部品あ
るいは部分構造物の基本特性(静的変形モード及
び固有振動モード)を実測によつて得ることが起
点となつている方式を示した。また、第8図に示
した実施例は、すべての部品あるいは部分構造物
の基本特性を計算で求めることが起点となつてい
る方式である。これらに対し、第9図に示した方
式は、ある部品の基本特性は実測し、その他の部
品の基本特性は計算によつて求めることを起点と
する振動解析法である。 機械を構成するZ個の部品に対し、説明の都合
上、部品番号zとして、 z=1、2、…、L、L+1、……、Z を付す。本実施例は、z=1、2、……、Lの部
品については実測で求めた基本特性、z=L+
1、L+2、……、Zの部品については計算で求
めた基本特性を用い、2種類の基本特性を組合せ
て、機械の振動特性を計算する方法である。部品
ごとの基本特性を実測及び計算で求めた後の演算
処理は、第1図の実施例にて説明した方法と同様
である。 機械を構成する部品の中には、部品の形状、構
成及び計測装置の規模・性能などにより、基本特
性を求めるのに実測の方が容易なものと、逆に計
算に頼る方が好便なものとがある。本発明の原理
によれば、部品の基本特性を求める手段にかかわ
らず機械の振動解析が達成できるため、部品の仕
様や保有する設備の能力に応じて、実測あるいは
計算のいずれかの方法で部品の基本特性を求めれ
ばよい。部品の基本特性を求める手段によらず機
械の振動解析が可能であるという自在性は、本発
明が幅広く適用できることを意味するものであ
る。部品の基本特性を計算で求める方法は、有限
要素法または伝達マトリツクス法等従来の振動解
析によく用いられている方法のなかから各部品の
振動解析に適した方法を選択採用すればよい。 また、第9図に示した実施例は、機械の振動特
性を改善する場合に効果を発揮する。すなわち、
第7図の実施例の方法でで求めた機械の振動特性
が許容し得ないという場合は、部品の仕様に修正
を施すことになるが、その修正部品を製作する前
に、すなわち仕様変更の設計段階で、修正後の効
果を予測できるから、改善のための作業を合理化
できる。修正部品については設計図をもとに基本
特性を計算し、他の部品についてはすでに実測で
得られている基本特性を用いればよい。このよう
にして予測された機械の振動特性が許容できるも
のでない場合は、当該部品の修正内容が適切でな
かつたことになり、再度の設計変更をすればよ
い。すなわち、第9図の実施例によれば、設計変
更の修正部品を製作することなく、部品修正のた
めの設計段階でその適正仕様または適正諸元を見
出すことが容易となり、改善効果がないであろう
部品の製作を阻止することができる。 第7図の実施例では部品の基本特性を実測で求
める場合、また第8図の実施例では部品の基本特
性を計算で求める場合を示した。これらの方式に
対し、第10図は部品の基本特性を求める手段と
して、静的変形モードは計算で求め、固有振動モ
ードは実測するという本発明の他の実施例である
方法を示した。また第11図は第10図の方法と
は逆に静的変形モードは実測で求め、固有振動モ
ードは計算で求める更に他の実施例の方法を示し
た。このような手法は、極力部品ごとの実測デー
タをもとに機械に振動解析を実施したいという目
的に対し、保有する設備の関係で部品の基本特性
のうちいずれか一方だけしか実測できないという
場合に対応してゆく手段として効果がある。本発
明の振動解析法は、このように部品の基本特性を
求める手段によらず、すべての求める方を包含す
るものである。 機械の中には、その主要部品に着目すると、そ
れ自体が複数の部品からなつている場合が少なく
ない。このような複数部品を組立ててなる主要部
品の例としては、上蓋と下蓋とからなる回転機の
ケーシングなどがある。本発明は、このような振
析対象にも適用可能であり、本発明の解析対象は
完全なる機械ばかりでなく、複数部品からなる機
械の部分的構造体をも含むものである。 第12図は、本発明になる振動解析方法を根拠
し、コンピユータを利用して諸作業一貫して実行
できるようにした振動解析装置である。 11はコンピユータ、12〜17はコンピユー
タ11に接続された周辺機器であり、12は入力
装置、13,14は記憶装置としてのデイスク、
15は表示装置としてのCRT、16,17は記
録装置としてのプロツタ及びラインプリンタであ
る。 デイスク13には機械を構成する部品(あるい
は部分構造物)の寸法や材質などの諸元が格納し
てある。デイスク14は、デイスク13に格納さ
れた各部品の諸元を用いて部品ごとの基本特性
(静的変形モードと固有振動モード)を計算する
ためのプログラム、部品ごとの基本特性を合成し
て機械全体の振動特性を計算するプログラム、計
算結果を表示・記録するためのプログラムが収納
してある。 第12図に示した振動解析装置を用いれば、部
品の諸元をもとに機械の振動特性を計算すること
ができる。特に、図面上の部品諸元から部品の基
本特性及び機械の振動特性を一台のコンピユータ
で能率よく一貫して実行できる長所がある。 第13図は同じく本発明になる振動解析装置で
あり、部品の基本特性(静的変形モードと固有振
動モード)を検出する測定器と、検出されたデー
タをもとに機械の振動特性までも一貫して演算・
処理するシステムとなつている。 18は部品の静的変形モードを検出するための
変位ピツクアツプ、19は部材の固有振動モード
を検出するための振動ピツクアツプ、20及び2
1はそれぞれピツクアツプ18,19の増幅器で
ある。22はA−D変換器を主要素とするデータ
入力装置であり、部品に関して検出された変位信
号、振動信号はデータ入力装置及びコンピユータ
23を介してデータフアイル用記憶装置としての
デイスク24に取込まれる。25も記憶装置とし
てのデイスクであるが、これは後述する各種のデ
ータ処理、演算、表示用のプログラムを格納して
おくためのものである。26,27,28はそれ
ぞれコンピユータ23に付属のCRT、プロツタ、
ラインプリンタである。 デイスク25に収納されている主なプログラム
は、下記に示す通りの3種である。 部品についての多点計測データをもとに、部
品ごとの静的変形モード及び固有振動モードを
求めるデータ処理プログラム。 部品ごとの静的変形モードと固有振動モード
を組合せて、部品全体の振動特性を計算する合
成計算プログラム。 部品ごとの基本特性及び機械全体の振動特性
を表示したり記録するためのプログラム。 第13図の装置では、部品の基本特性を計測す
るための変位ピツクアツプ及び振動ピツクアツプ
は各1個で表現してあるが、複数個のピツクアツ
プを配置して実測の高能率化を図ることは容易で
あり、本発明は計測系統の規模の大小にはよらな
い。 第13図の実施例によれば、1セツトのシステ
ムにて、部品の測定を起点として機械の振動特性
予測までを1貫して実行できることが大きな長所
である。 〔発明の効果〕 上述のように、本発明によれば、大規模或いは
複雑な構造物の振動解析を容易かつ高精度に達成
する構造物の振動解析方法を提供することができ
る。
[0], so {u B }(r)={p B }(r). This relationship is a very useful property when creating calculation programs. If equation (4) is transformed, {p B }(r)={u B }(r)−[φ B ](r){q N }(r) (5). From equation (3), the following equation is further derived. {u I }(r)=[φ C }(r){p B }(r)+[φ I ](r){q N }(r
)
...(6) Substituting the relationship in (5) for {p B }(r) on the right side of equation (6), the following equation is obtained. {u I }(r)=[φ C }(r){u B }(r)+[φ N ](r){q N }(r
)
…(7) Here, [φ N ](r)=[φ I ](r)−[φ C ](r)[φ B ](r) …(8). From equation (7), the internal displacement vector {u I }(r) is the generalized coordinate vector {q N } corresponding to the boundary point displacement vector {u B }(r) and the above-mentioned natural vibration mode [φ](r). It can be seen that it is expressed as (r). Therefore, equation (3) can be rewritten as follows. Equation (9) is the final equation expressing the basic characteristics of the part (or partial structure), and is the basic equation of the mode synthesis method. The relationship obtained from equation (9) is a very important property in creating the calculation {q B }(r)={u B }(r) program. In other words, only {u B }(r) appears at the boundary points (connection points) of parts (or substructures), and {q N }(r) is not involved. It becomes easy to determine the vibration characteristics of the entire machine system by combining the basic characteristics of the structures (structures). This combination method is exactly the same as the conventional superposition method of the finite element method. When finding the equation of motion of each part (or substructure) r in the mode synthesis method using equation (9),
It will look like this: [M] (r) {q¨} (r) + [K] (r) {q] (r) = {F} (r
)
…(10) Here, dot represents the time differential, and [M](r)=[N] T (r)[m](r)[N](r) [K](r)=[ N] T (r) [k] (r) [N] (r) [F] (r) = [N] T (r) {f} (r) ...(11). T is a symbol indicating matrix transposition. [m](r), [k](r), and {f}(r) are the discretized mass matrix, stiffness matrix, and external force vector of the part (or substructure) r.
[N](r) and {q}(r) are symbols defined as follows in formula (9). When the operating equations for the parts (or substructures) in the mode synthesis method expressed by equation (10) are combined (superimposed) for the entire machine system, the following is obtained. [M] {q¨} + [K] {q} = {F} ...(14) Here, {q}, [M], [K], and {F} are the entire machine system that has been modally synthesized, respectively. These are the generalized coordinate vector, mass matrix, stiffness matrix, and external force vector. The eigenvalue problem for finding the natural frequency and natural vibration mode of the machine is as follows in equation (14): {F}={0} {q}={φ}e jt ω: Frequency t: Time j=√ -1, it becomes as follows. [K] {φ}=ω 2 [M] {φ} (15) ω and {φ} that satisfy equation (15) can be calculated as the natural frequency and natural vibration mode of the machine, respectively. The above are the equations related to the mode synthesis method. In Fig. 5, when determining the natural vibration mode as a basic characteristic of a part or substructure, a fixed condition is given to the boundary points. The solution shown in Figure 1 holds true even in mode. The effects of adopting the embodiment shown in FIG. 1 are as follows. (b) Machine vibration analysis can be roughly divided into two stages: first determining the basic characteristics of the parts or substructures, and then combining them to determine the vibration characteristics of the entire machine. measurement·
This method has the advantage of reducing the scale of calculations and making it easier to perform vibration analysis of large-scale machines. (b) For vibration analysis of machines in which multiple identical parts or substructures are arranged periodically, it is only necessary to obtain the basic characteristics of one part or substructure. It is possible to streamline the vibration analysis of various types of machines. (c) By comparing the basic characteristics of parts or substructures (static deformation mode and natural vibration mode) with the machine's natural vibration mode, it is possible to quickly catch vibrational problems with the machine. It also makes it easier to find countermeasures. FIG. 7 shows another embodiment of the present invention in which the starting point of vibration analysis is to obtain all the basic characteristics (static deformation mode and natural vibration mode) of the parts or substructures constituting the machine through actual measurements. . If the basic characteristics of a part or substructure are measured many times and there are variations or there are few measurement points, use the least squares method to express the static deformation mode or natural vibration mode of the part or substructure. It is also possible to obtain an approximate function and use the result for synthetic calculations. According to the embodiment shown in FIG. 7, the following effects can be expected. (b) Since the starting point of analysis is to obtain the basic characteristics (static deformation mode and natural vibration mode) of a part or partial structure through actual measurement, if the measurement accuracy of the basic characteristics of the part or partial structure is improved, It is possible to improve the accuracy of the final machine vibration prediction. (b) The vibration characteristics of assembled machines can be predicted based on the basic characteristics (static deformation mode and natural vibration mode) of parts or substructures, so it is possible to measure vibrations after assembling machines. can be omitted. Particularly in the case of large-scale machines, the work of assembling the machine and measuring the vibration of the machine after assembly requires a huge amount of man-hours, so being able to omit these tasks is a great advantage during the prototyping stage. This has the effect of significantly reducing the development costs for machines currently in use, and the costs required for inspection for machines in the production stage. (c) The effect of being able to omit the vibration test of the machine is as follows:
It's not just about saving man hours. That is, according to the present invention, since the measurement work is limited to structurally small components or substructures, a small-scale measuring device is sufficient, which also has the effect of preventing the introduction of expensive large-scale measuring devices. . (iv) If, as a result of vibration testing of the machine, satisfactory vibration characteristics are not obtained, improvement measures must be taken. In such cases, if you manufacture a modified part (or partial structure) and measure its basic characteristics, you can use the data that has already been measured for the basic characteristics of other parts (or partial structures). Therefore, actual vibration measurements of a machine assuming that modified parts have been installed can be easily carried out. In other words, it is possible to limit the work related to improving the mechanical characteristics of the machine to a minimum of creating a parts list and actual measurements, and it is possible to streamline the work related to vibration tests. Next, still another embodiment of the present invention is shown in FIG. The example shown in Figure 8 calculates the basic characteristics (static deformation mode and natural vibration mode) of all the parts that make up the machine, and then combines the basic characteristics of each part obtained by calculation. , a method for calculating the vibration characteristics of the entire machine. The finite element method or transfer matrix method, which is well known in the field of vibration analysis, is used to calculate the basic characteristics of the parts in the embodiment shown in FIG.
Since this method processes all work by calculation, it is possible to predict the vibration of the machine assuming that the machine will be manufactured at the design stage before it is manufactured. The fact that vibration prediction is valid even if the actual machine does not exist means that
This means that it is possible to design effectively to ensure reliability. In other words, as a result of being able to easily perform so-called parameter surveys to investigate how the machine will vibrate when the dimensions of the parts are changed in various ways, design defects can be prevented.
It is effective in preventing the manufacture of defective products. Furthermore, the advantage of the embodiment shown in FIG. 8 is added. When performing vibration analysis of a machine using the finite element method or transfer matrix method, the conventional method seems convenient at first glance because it treats the machines to be analyzed as one unit in the calculation, but in reality the scale of the calculation is large. becomes large, and even if a computer is used, an enormous amount of calculation time is required, or calculation becomes impossible on a small-scale computer. According to the embodiment shown in FIG. 8, in order to pre-calculate the basic characteristics of each component with a small calculation scale,
When calculating the vibration characteristics of the entire machine, the amount of information used for the calculation can be compressed, so the calculation time can be reduced compared to conventional methods, and it can also be used to calculate It becomes possible to analyze large-scale machines. Further, the implementation shown in FIG. 8 is effective for vibration analysis of mechanical structures that are integrated and cannot be actually divided. Examples of such mechanical structures include towers, tanks, casings, etc. For vibration control of this type of mechanical structure, the object to be analyzed is virtually divided into a finite number of substructures based on the design drawing, and the basic characteristics of each of the structures in the virtually divided parts are calculated. However, if a combination of these calculations is performed, the vibration analysis of the original mechanical structure can be achieved. Furthermore, another embodiment of the present invention will be described based on FIG. The embodiment shown in FIG. 7 shows a method in which the basic characteristics (static deformation mode and natural vibration mode) of all parts or partial structures are obtained by actual measurement. Further, the embodiment shown in FIG. 8 is a method in which the basic characteristics of all parts or partial structures are determined by calculation. On the other hand, the method shown in FIG. 9 is a vibration analysis method that starts by actually measuring the basic characteristics of a certain part and calculating the basic characteristics of other parts. For convenience of explanation, the following numbers are assigned as part numbers z to the Z parts that make up the machine: z=1, 2, ..., L, L+1, ..., Z. In this example, for parts with z=1, 2, ..., L, basic characteristics obtained by actual measurements, z=L+
This is a method of calculating the vibration characteristics of the machine by using the calculated basic characteristics for the parts 1, L+2, . . . , Z, and combining two types of basic characteristics. The arithmetic processing after determining the basic characteristics of each component by actual measurement and calculation is the same as the method explained in the embodiment of FIG. Depending on the shape and configuration of the parts that make up the machine, and the scale and performance of the measuring equipment, there are some parts where it is easier to actually measure the basic characteristics, and others where it is more convenient to rely on calculations. There is something. According to the principles of the present invention, machine vibration analysis can be achieved regardless of the means used to determine the basic characteristics of the parts. All you have to do is find the basic characteristics of. The flexibility of being able to analyze vibrations of machines regardless of the means for determining the basic characteristics of parts means that the present invention can be widely applied. As a method for calculating the basic characteristics of a part, a method suitable for the vibration analysis of each part may be selected from among the methods often used in conventional vibration analysis, such as the finite element method or the transfer matrix method. Further, the embodiment shown in FIG. 9 is effective in improving the vibration characteristics of a machine. That is,
If the vibration characteristics of the machine determined by the method in the example shown in Figure 7 are unacceptable, the specifications of the part will be modified, but before the modified part is manufactured, Since the effects of modifications can be predicted at the design stage, improvement work can be streamlined. For modified parts, basic characteristics may be calculated based on the design drawings, and for other parts, basic characteristics already obtained through actual measurements may be used. If the vibration characteristics of the machine predicted in this manner are not acceptable, it means that the modifications to the part in question were not appropriate, and the design may be changed again. In other words, according to the embodiment shown in FIG. 9, it is easy to find appropriate specifications or specifications at the design stage for modifying parts without producing modified parts for design changes, and there is no improvement effect. It is possible to prevent the production of incorrect parts. The embodiment shown in FIG. 7 shows a case in which the basic characteristics of a component are determined by actual measurement, and the embodiment shown in FIG. 8 shows a case in which the basic characteristics of a component are determined by calculation. In contrast to these methods, FIG. 10 shows a method according to another embodiment of the present invention in which the static deformation mode is calculated and the natural vibration mode is actually measured as a means for determining the basic characteristics of the component. Further, FIG. 11 shows a method of yet another embodiment in which the static deformation mode is determined by actual measurement and the natural vibration mode is determined by calculation, contrary to the method shown in FIG. 10. This method is useful when you want to perform vibration analysis on a machine based on actual measurement data for each part as much as possible, but you can only actually measure one of the basic characteristics of the part due to the equipment you have. It is effective as a means of coping. The vibration analysis method of the present invention includes all methods of determining the basic characteristics of parts, regardless of the means used to determine them. When looking at the main parts of a machine, it is often the case that the machine itself is made up of multiple parts. An example of a main component made by assembling a plurality of components is a casing for a rotating machine, which is made up of an upper lid and a lower lid. The present invention can be applied to such a seismic object, and the analysis object of the present invention includes not only a complete machine but also a partial structure of a machine consisting of a plurality of parts. FIG. 12 shows a vibration analysis device that is based on the vibration analysis method of the present invention and is capable of consistently performing various tasks using a computer. 11 is a computer, 12 to 17 are peripheral devices connected to the computer 11, 12 is an input device, 13 and 14 are disks as storage devices,
15 is a CRT as a display device, and 16 and 17 are plotters and line printers as recording devices. The disk 13 stores specifications such as dimensions and materials of parts (or partial structures) that constitute the machine. The disk 14 is a program for calculating the basic characteristics of each part (static deformation mode and natural vibration mode) using the specifications of each part stored in the disk 13, and a program that synthesizes the basic characteristics of each part and calculates the machine. Contains a program to calculate the overall vibration characteristics and a program to display and record the calculation results. If the vibration analysis device shown in FIG. 12 is used, the vibration characteristics of the machine can be calculated based on the specifications of the parts. In particular, it has the advantage of being able to efficiently and consistently determine the basic characteristics of a component and the vibration characteristics of a machine based on the component specifications on the drawings using a single computer. Figure 13 shows a vibration analysis device also according to the present invention, which includes a measuring device that detects the basic characteristics of parts (static deformation mode and natural vibration mode) and also measures the vibration characteristics of the machine based on the detected data. Consistently calculate and
It has become a processing system. 18 is a displacement pick-up for detecting the static deformation mode of the part; 19 is a vibration pick-up for detecting the natural vibration mode of the member; 20 and 2
1 are amplifiers of pickups 18 and 19, respectively. 22 is a data input device whose main element is an A-D converter, and displacement signals and vibration signals detected with respect to the parts are taken into a disk 24 as a data file storage device via the data input device and computer 23. It will be done. 25 is also a disk serving as a storage device, and is used to store various data processing, calculation, and display programs to be described later. 26, 27, and 28 are the CRT, printer, and printer attached to the computer 23, respectively.
It is a line printer. There are three main programs stored on the disk 25 as shown below. A data processing program that calculates the static deformation mode and natural vibration mode of each part based on multi-point measurement data about the part. A synthetic calculation program that calculates the vibration characteristics of the entire part by combining the static deformation mode and natural vibration mode of each part. A program to display and record the basic characteristics of each part and the vibration characteristics of the entire machine. In the device shown in Figure 13, the displacement pick-up and vibration pick-up for measuring the basic characteristics of parts are represented by one each, but it is easy to arrange multiple pick-ups to increase the efficiency of actual measurements. Therefore, the present invention does not depend on the scale of the measurement system. According to the embodiment shown in FIG. 13, a great advantage is that one set of systems can perform the entire process from measuring parts to predicting vibration characteristics of the machine. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide a vibration analysis method for a structure that easily and accurately achieves vibration analysis of a large-scale or complicated structure.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例である構造物の振動
解析法を示すフローチヤート、第2図乃至第6図
はそれぞれ解析対象にはりを例示して本発明の原
理を説明した説明図、第7図乃至第11図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例である構造物の振動解析
法を示すフローチヤート、第12図及び第13図
は本発明を適用した構造物の振動解析装置を示す
構成図である。
FIG. 1 is a flowchart showing a vibration analysis method for a structure which is an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 6 are explanatory diagrams each illustrating the principle of the present invention by exemplifying a beam as an analysis target. 7 to 11 are flowcharts showing a vibration analysis method for a structure according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 12 and 13 show a vibration analysis apparatus for a structure to which the present invention is applied. FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数の部品または部分構造物により構成され
る構造物の振動解析方法において、 前記部品または部分構造物各々に対して、 前記部品または部分構造物の境界点に変位及び
角度について夫々単位量だけ変形を与えたときの
静的変形モードを求め、 前記部品または部分構造物の境界点を固定する
条件を与えたときの固有振動モードを求め、 更に、前記部品または部分構造物により構成さ
れる構造物全体としての固有振動モードを、既に
求められた前記部品または部分構造物の前記静的
変形モード及び固有振動モードを組み合せて求
め、 前記全体としての構造物の固有振動モードを用
いて、この構造物の周波数応答及び過渡応答など
の振動特性を演算することを特徴とする構造物の
振動解析方法。 2 特許請求の範囲第1項において、ある部品
(あるいは部分構造物)の固有振動モードを求め
る場合、当該部品(あるいは部分構造物)が他の
部品(あるいは部分構造物)と係合、結合してい
る境界点を固定の条件で求め、このようにして得
られた固有振動モードをもとに構造物の振動特性
を演算することを特徴とする構造物の振動解析方
法。 3 特許請求の範囲第1項において、ある部品
(あるいは部分構造物)の固有振動モードを求め
る場合、当該部品(あるいは部分構造物)が他の
部品(あるいは部分構造物)と係合、結合してい
る境界点を力学的自由の条件で求め、このような
条件下で得られた固有振動モードをもとに構造物
の振動特性を演算することを特徴とする構造物の
振動解析方法。 4 特許請求の範囲第1項の振動解析方法におい
て、部品(あるいは部分構造物)の静的変形モー
ドとして、当該部品が他の部品と係合、結合して
いる境界点に単位の変位を与えた場合の静的変形
モード、及び同境界点に単位の角変位を与えた場
合の静的変形モードを求め、この両方の静的変形
モードを用いて構造物の振動特性を計算すること
を特徴とする構造物の振動解析方法。 5 特許請求の範囲第1項又は第2項又は第3項
又は第4項の振動解析方法において、すべての部
品(あるいは部分構造物)の基本特性(静的変形
モード及び固有振動モード)を実測で求め、実測
されたすべての部品(あるいは部分構造物)につ
いての基本特性を組合せて、構成造全体の振動特
性を演算で予測することを特徴とする構造物の振
動解析方法。 6 特許請求の範囲第5項の振動解析方法におい
て、部品あるいは部品構造物の静的変形モード及
び固有振動モードを実測した後に、それらの実測
データをもとに最小自乗法により静的変形モード
及び固有振動モードの近似関数を求め、最後に部
品あるいは部分構造物ごとの基本特性を表わすす
べての近似関数を組合せて、構造物の振動特性を
演算することを特徴とする構造物の振動解析方
法。 7 特許請求の範囲第1項の振動解析方法におい
て、構造物を構成するすべての部品あるいは部分
構造物の基本特性(静的変形モード及び固有振動
モード)を演算で求め、演算されたすべての部品
あるいは部分構造物についての基本特性を組合せ
て、構造物全体の振動特性を演算で予測すること
を特徴とする構造物の振動解析方法。 8 特許請求の範囲第1項の振動解析方法におい
て、ある部品(あるいは部分構造物)の基本特性
(静的変形モード及び固有振動モード)で実測で
求め、他の部品(あるいは部分構造物)の基本特
性は演算で求め、実測または演算で得られたすべ
ての部品についての基本特性を組合せて、構造物
全体の振動特性を演算で予測することを特徴とす
る構造物の振動解析方法。 9 特許請求の範囲第1項の振動解析方法におい
て、部品あるいは部分構造物の静的変形モードを
実測で求め、固有振動モードを演算で求めること
を特徴とする構造物の振動解析方法。 10 特許請求の範囲第1項の振動解析方法にお
いて、部品あるいは部分構造物の静的変形モード
を演算で求め、固有振動モードを実測で求めるこ
とを特徴とする構造物の振動解析方法。
[Scope of Claims] 1. A vibration analysis method for a structure composed of a plurality of parts or partial structures, including the following: for each of the parts or partial structures, displacement and angle are determined at the boundary points of the parts or partial structures. Find the static deformation mode when a unit amount of deformation is applied to each of them, find the natural vibration mode when the condition of fixing the boundary points of the part or partial structure is given, and further, The natural vibration mode of the structure as a whole constituted by is determined by combining the static deformation mode and the natural vibration mode of the already determined parts or partial structures, and the natural vibration mode of the structure as a whole is determined. A vibration analysis method for a structure, characterized in that vibration characteristics such as a frequency response and a transient response of the structure are calculated using the above method. 2 In claim 1, when determining the natural vibration mode of a certain part (or partial structure), it is assumed that the part (or partial structure) engages with or couples with another part (or partial structure). A vibration analysis method for a structure, characterized in that the boundary points of the structure are determined under fixed conditions, and the vibration characteristics of the structure are calculated based on the natural vibration mode thus obtained. 3 In claim 1, when determining the natural vibration mode of a certain part (or partial structure), it is assumed that the part (or partial structure) engages or couples with another part (or partial structure). A vibration analysis method for a structure, which is characterized by determining the boundary point under conditions of mechanical freedom, and calculating the vibration characteristics of the structure based on the natural vibration mode obtained under such conditions. 4. In the vibration analysis method set forth in claim 1, as a static deformation mode of a component (or partial structure), a unit displacement is applied to a boundary point where the component engages or connects with another component. The static deformation mode when a unit of angular displacement is given to the same boundary point and the static deformation mode when a unit angular displacement is given to the same boundary point are determined, and the vibration characteristics of the structure are calculated using both static deformation modes. vibration analysis method for structures. 5 In the vibration analysis method set forth in claim 1 or 2 or 3 or 4, the basic characteristics (static deformation mode and natural vibration mode) of all parts (or partial structures) are actually measured. A vibration analysis method for a structure, which is characterized in that the vibration characteristics of the entire structural structure are predicted by calculation by combining the basic characteristics of all parts (or partial structures) found and actually measured. 6 In the vibration analysis method set forth in claim 5, after actually measuring the static deformation mode and natural vibration mode of a component or component structure, the static deformation mode and natural vibration mode are determined by the least squares method based on the measured data. A vibration analysis method for a structure, which comprises calculating the vibration characteristics of the structure by calculating an approximation function of the natural vibration mode and finally combining all the approximation functions representing the basic characteristics of each part or substructure. 7 In the vibration analysis method set forth in claim 1, the basic characteristics (static deformation mode and natural vibration mode) of all parts or partial structures constituting a structure are calculated, and all calculated parts are calculated. Alternatively, a vibration analysis method for a structure is characterized in that the vibration characteristics of the entire structure are predicted by calculation by combining the basic characteristics of the partial structures. 8 In the vibration analysis method set forth in claim 1, the basic characteristics (static deformation mode and natural vibration mode) of a certain part (or partial structure) are determined by actual measurement, and the fundamental characteristics (static deformation mode and natural vibration mode) of a certain part (or partial structure) are determined by actual measurement, and A vibration analysis method for a structure, which is characterized in that basic characteristics are determined by calculation, and the vibration characteristics of the entire structure are predicted by calculation by combining the basic characteristics of all parts obtained through actual measurements or calculations. 9. A vibration analysis method for a structure according to claim 1, characterized in that the static deformation mode of the component or partial structure is determined by actual measurement, and the natural vibration mode is determined by calculation. 10. A vibration analysis method for a structure according to claim 1, characterized in that the static deformation mode of the component or partial structure is determined by calculation, and the natural vibration mode is determined by actual measurement.
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