JP2015165188A - 振動試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動試験の評価対象となる制振装置以外の部分を現実的な供試体として試験する。
【解決手段】制振装置が設置された第１振動台を変位させる第１振動試験機構１０と、供試体が設置された第２振動台を変位させる第２振動試験機構２０と、地震波入力が入力される構造物を模擬した数値モデルを演算する演算部３０と、第１変位指令値ｄ１に基づいて第１振動試験機構１０を制御するとともに第２変位指令値ｄ２に基づいて第２振動試験機構２０を制御する制御部４０と、制振装置が第１振動台に作用させる第１荷重を検出する第１荷重検出器５０と、供試体が第２振動台に作用させる第２荷重を検出する第２荷重検出器６０とを備え、演算部３０が、地震波入力と、第１荷重と、第２荷重とに基づいて、第１変位指令値ｄ１および第２変位指令値ｄ２を生成する振動試験装置１００を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動試験装置に関する。

従来、地震動等の加振入力が入力される構造物の動的挙動を試験する振動試験装置が知られている。
振動試験装置においては、大規模な構造物を現実的に試験することは困難である場合も多いことから、評価対象とする供試体以外の構造物を数値モデル化し、数値モデル化した構造物の動的挙動を加振機で模擬する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３４２７０１５号公報

しかしながら、特許文献１においては、評価対象として現実的に試験される供試体は主モデルのみであり、主モデル以外の補助モデルは全てモデルとして模擬されたものであった。したがって、主モデル以外の他の部分を現実的な供試体として試験し、その供試体の動的挙動が主モデルの動的挙動に与える影響を検証することができなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、振動試験の評価対象となる制振装置以外の部分を現実的な供試体として試験し、その供試体の動的挙動が制振装置の動的挙動に与える影響を検証可能とした振動試験装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係る振動試験装置は、制振装置が設置された第１振動台を変位させる第１振動試験部と、供試体が設置された第２振動台を変位させる第２振動試験部と、所定の加振入力が入力される構造物を模擬した数値モデルを演算するとともに、前記制振装置が設置される前記構造物の第１位置の変位を示す第１変位指令値と前記供試体が設置される前記構造物の第２位置の変位を示す第２変位指令値を生成する演算部と、前記第１変位指令値に基づいて前記第１振動試験部を制御するとともに前記第２変位指令値に基づいて前記第２振動試験部を制御する制御部と、前記制振装置が前記第１振動台に作用させる第１荷重を検出する第１検出部と、前記供試体が前記第２振動台に作用させる第２荷重を検出する第２検出部とを備え、前記演算部が、前記所定の加振入力と、前記第１検出部により検出される前記第１荷重と、前記第２検出部により検出される前記第２荷重とに基づいて、前記第１変位指令値および前記第２変位指令値を生成する。

本発明に係る振動試験装置によれば、振動試験の評価対象となる制振装置とは異なる供試体の動的挙動が、第２振動試験部を第２変位指令値に基づいて制御することによって試験される。この第２振動試験部より変位する供試体の動的挙動は、第２振動台に作用する第２荷重として検出される。また、検出された第２荷重は、制振装置が第１振動台に作用させる第１荷重と、数値モデルにより模擬された構造物に入力される所定の加振入力とともに、第１振動試験部と第２振動試験部を制御するための第１変位指令値および第２変位指令値の生成に用いられる。したがって、供試体の動的挙動によって変化する第２荷重に基づいて、制振装置を変位させる第１変位指令値が生成される。
このようにすることで、振動試験の評価対象となる制振装置以外の部分を現実的な供試体として試験し、供試体の動的挙動が制振装置の動的挙動に与える影響を検証することができる。

本発明の第１態様の振動試験装置は、前記供試体が前記第２振動台に固定されずに設置されている。
本態様によれば、供試体が第２振動台の変位により第２振動台上で転倒した場合に、転倒によって作用する第２荷重に基づいて第１変位指令値が生成される。このようにすることで、供試体（例えば、家具）が転倒するという動的挙動が制振装置の動的挙動に与える影響を検証することができる。

本発明の第２態様の振動試験装置は、前記第１振動試験部が、前記第１振動台を加振する複数の第１加振器を備え、前記複数の第１加振器のそれぞれが、前記第１加振器の変位を検出して該変位を示す第１変位信号を前記制御部に伝達し、前記制御部が前記複数の第１加振器のそれぞれから伝達される複数の前記第１変位信号と前記第１変位指令値が一致するように前記第１振動試験部を制御する。

このようにすることで、複数の第１加振器により加振される第１振動台の変位が、演算部により数値モデルとして模擬された構造物に所定の加振入力が入力された場合の第１位置の変位と一致する。これにより、第１振動台に設置される制振装置の変位が、現実の構造物において制振装置が設置される位置の変位と一致し、現実の構造物を模擬した制振装置の振動試験を行うことができる。

本発明の第３態様の振動試験装置は、前記第２振動試験部が、前記第２振動台を加振する第２加振器を備え、前記第２加振器が、該第２加振器の変位を検出して該変位を示す第２変位信号を前記制御部に伝達し、前記制御部が前記第２加振器から伝達される前記第２変位信号と前記第２変位指令値との差分に変位フィードバック係数を乗算して模擬荷重を算出し、該模擬荷重と前記第２検出部により検出される前記第２荷重との差分に荷重フィードバック係数を乗算して荷重指令値を算出し、該荷重指令値に基づいて前記第２振動試験部を制御する。

このようにすることで、第２加振器により加振される第２振動台の変位と第２変位指令値から算出される模擬荷重と、第２検出部により検出される供試体が第２振動台に作用させる第２荷重とが一致する。これらの荷重に相違がないことは第２振動台に設置される供試体の変位が、現実の構造物において供試体が設置される位置の変位と一致することを意味するので、現実の構造物を模擬した供試体の振動試験を行うことができる。

本発明の第４態様の振動試験装置は、前記演算部により演算される前記数値モデルが、前記加振入力に対する前記第１位置の変位および前記第２位置の変位が非線形応答を示すモデルである。
このようにすることで、加振入力に対する変位が非線形応答を示す構造物を数値モデルとして模擬し、その数値モデルを対象として制振装置の動的挙動を検証することができる。

本発明によれば、振動試験の評価対象となる制振装置以外の部分を現実的な供試体として試験し、その供試体の動的挙動が制振装置の動的挙動に与える影響を検証可能とした振動試験装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の振動試験装置を示す構成図である。 図１に示す第１振動試験機構を示す正面図である。 図１に示す第２振動試験機構を示す正面図である。 数値モデルとして模擬される構造物を示す図である。 図１に示す第１制御器を示す構成図である。 図１に示す第２制御器を示す構成図である。

以下、本発明の一実施形態の振動試験装置について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の振動試験装置１００は、第１振動試験機構１０（第１振動試験部）と、第２振動試験機構２０（第２振動試験部）と、演算部３０と、制御部４０と、第１荷重検出器５０（第１検出部）と、第２荷重検出器６０（第２検出部）とを備える。

第１振動試験機構１０は、演算部３０により数値モデルとして模擬される構造物Ｍに設置される制振装置７０が設置された第１振動台１１を変位させて振動試験を行う機構である。図２に示すように、振動試験機構１０は、制振装置７０が設置される第１振動台１１と、第１振動台１１を加振する加振器１２，１３，１４（第１加振器）とを備える。加振器１２，１３，１４は、設置面Ｇ１に設置されており、油圧によりピストンを伸縮させることにより第１振動台１１の各部を図２中に矢印で示す方向に変位させる装置である。

図２には、３つの加振器が示されているが、第１振動試験機構１０には、他に３つの加振器が設置されている。加振器１２，１３がＺ方向（高さ方向）の加振器であり、加振器１４がＸ方向（水平方向）の加振器である。その他に、Ｘ方向の１つの加振器と、Ｙ方向（奥行き方向）の２つの加振器が設置されている。このように、第１振動試験機構１０は、第１振動台１１を変位させる加振器を、互いに直交するＸ方向，Ｙ方向，Ｚ方向のそれぞれに２つずつ備える。したがって、第１振動試験機構１０は、最大で６自由度で第１振動台１１を変位させることができる。

第１振動台１１は、平面視が矩形形状の板状部材であり、その上に制振装置７０が設置されている。制振装置７０は固定具（図示略）により第１振動台１１に固定されている。制振装置７０が第１振動台１１に固定される結合位置Ｐ１には第１荷重検出器５０（第１検出部）が設置されている。第１荷重検出器５０は、制振装置７０が第１振動台１１に作用させる第１荷重を検出するセンサである。

図２に示す制振装置７０は、受動型動吸振器であり、質量と、ばね要素と、ダンパ要素とから構成されている。質量とばね要素とダンパ要素との組み合わせを調整することにより、制振装置７０の固有振動数を減衰させたい加振入力の加振周波数と一致させることができる。なお、図２に示す制振装置７０は受動型動吸振器であったが、ばね要素のばね定数やダンパ要素の減衰係数を動的に調整可能なアクチュエータを備えたアクティブ型動吸振器であってもよい。

図３に示す第２振動試験機構２０は、演算部３０により数値モデルとして模擬される構造物Ｍに設置される供試体８０が設置された第２振動台２１を変位させて振動試験を行う機構である。図３に示すように、振動試験機構２０は、供試体８０が設置される第２振動台２１と、第２振動台２１を加振する加振器２２（第２加振器）とを備える。加振器２２は、設置面Ｇ２に設置されており、油圧によりピストンを伸縮させることにより第１振動台１１を図３中に矢印で示す方向に変位させる装置である。第２振動試験機構２０は、水平１軸で第２振動台２１を変位させることができる。

第２振動台２１は、平面視が矩形形状の板状部材であり、その上に供試体８０が設置されている。供試体８０は、家具等の構造物Ｍのフロアに設置される設置物を想定したものであり、第２振動台２１に固定されずに設置されている。供試体８０が第２振動台２１に作用させる荷重が伝達される結合位置Ｐ２には第２荷重検出器６０（第２検出部）が設置されている。第２荷重検出器６０は、供試体８０が第２振動台２１に作用させる第２荷重を検出するセンサである。第２荷重検出器６０は、加振器２２を構成し、油圧により変位するピストンにかかる荷重を検出するものである。

演算部３０は、地震波入力（所定の加振入力）が入力される構造物Ｍを模擬した数値モデル３２を演算するものである。演算部３０は、データおよびプログラムを記憶する記憶部（図示略）と、記憶部に記憶されたプログラムを読み出して実行するとともに記憶部に記憶されたデータを処理する中央演算ユニット（ＣＰＵ）を備えたディジタル計算機である。

数値モデル３２により模擬される構造物Ｍは、例えば、ビル等の建築物を想定したものである。図４に示す数値モデル３２は、７階建てのビルを想定した数値モデルである。格子を形成する線が交差する位置により、構造物Ｍの階とその階での位置を特定される。

数値モデル３２としては、各種のモデルを模擬することができるが、例えば、地震波入力に対する構造物の所定位置（例えば、図４に示す結合位置Ｐ１およびＰ２）の変位が非線形応答を示すモデルであってもよい。また、地震波入力に対する構造物の所定位置（例えば、図４に示す結合位置Ｐ１およびＰ２）の変位が線形応答を示すモデルであってもよい。また、非線形応答を示すモデルは、地震波入力の所定周波数領域においては非線形応答を示し、他の周波数領域では線形応答を示すモデルであってもよい。

構造物Ｍには、設置面Ｇ３から地震波入力が入力されることを想定している。図４中で矢印で示す地震波入力は、現実の加振入力として演算部３０に入力されるものではない。地震波入力は、数値モデル３２の結合位置Ｐ１（第１位置）の変位を示す第１変位指令値ｄ１を生成するための数値として後述する変位指令値演算器３１に入力される。同様に、地震波入力は、数値モデル３２の結合位置Ｐ２（第２位置）の変位を示す第２変位指令値ｄ２を生成するための数値として演算部３０の変位指令値演算器３１に入力される。

図４に示す結合位置Ｐ１は、制振装置７０が設置される位置を示しており、構造物Ｍの屋上を示している。また、図４に示す結合位置Ｐ２は、供試体８０が設置される位置を示しており、構造物Ｍの７階を示している。このように、第１振動試験機構１０により試験される制振装置７０の構造物Ｍへの設置位置である結合位置Ｐ１と、第２振動試験機構２０により試験される供試体８０の構造物Ｍへの設置位置である結合位置Ｐ２とは、異なった位置となっている。

ここで、結合位置Ｐ１における数値モデル３２の変位をＸｐ１とした場合、数値モデル３２の応答変位は以下の式（１）の運動方程式を解くことにより求まる。
また、結合位置Ｐ１における制振装置７０の変位をＸｓとした場合、制振装置７０の応答変位は以下の式（２）の運動方程式を解くことにより求まる。
Ｍｐ・Ｘｐ１’’＋Ｃｐ・Ｘｐ１’＋Ｋｐ・Ｘｐ１＝Ｆｐ１−Ｍｐ・Ｚ’’ （１）
Ｍｓ・Ｘｓ１’’＋Ｃｓ・Ｘｓ１’＋Ｋｓ・Ｘｓ１＝−Ｆｐ１ （２）

ここで、Ｍｐ、Ｃｐ、Ｋｐはそれぞれ数値モデル３２の結合位置Ｐ１に作用する質量、減衰、剛性を示すパラメータである。また、Ｍｓ、Ｃｓ、Ｋｓはそれぞれ制振装置７０の質量、減衰、剛性を示すパラメータである。「’」は一階微分を意味し、「’’」は二階微分を意味する。Ｆｐ１は、結合位置Ｐ１における数値モデル３２の結合位置Ｐ１の変位Ｘｐ１と制振装置７０の変位Ｘｓ１の変位差（Ｘｓ１−Ｘｐ１）によって生じる荷重を示す。Ｚ’’は地震波入力（加振入力）を示す加速度である。

荷重Ｆｐ１は、結合位置Ｐ１において制振装置７０が第１振動台１１に作用させる第１荷重と一致している。図１に示すように、第１荷重検出器５０によって検出される第１荷重は演算部３０に入力される。演算部３０の変位指令値演算器３１は、第１荷重検出器５０が検出する第１荷重を式（２）のＦｐ１として実測し、式（２）を用いて制振装置７０の変位Ｘｓ１の時刻歴を予め定められた運動方程式の解法に基づいて算出する。

制振装置７０の変位Ｘｓ１が算出されると、数値モデル３２の変位Ｘｐ１も算出される。これは、結合位置Ｐ１において制振装置７０と数値モデル３２とが固定されているからである。つまり、結合位置Ｐ１において制振装置７０の変位Ｘｓ１と数値モデル３２の変位Ｘｐ１は一致している。従って、式（２）から求めた制振装置７０の変位Ｘｓ１は、そのまま数値モデル３２の変位Ｘｐ１となる。

次に、結合位置Ｐ２における数値モデル３２の変位をＸｐ２とした場合、数値モデル３２の応答変位は以下の式（３）の運動方程式を解くことにより求まる。
また、結合位置Ｐ２における供試体８０の設置テーブルの変位をＸｓ２とした場合、設置テーブルの応答変位は以下の式（４）の運動方程式を解くことにより求まる。
Ｍｐ・Ｘｐ２’’＋Ｃｐ・Ｘｐ２’＋Ｋｐ・Ｘｐ２＝Ｆｐ２−Ｍｐ・Ｚ’’ （３）
Ｍｕ・Ｘｓ２’’＋Ｃｕ・Ｘｓ２’＋Ｋｕ・Ｘｓ２＝−Ｆｐ２ （４）

ここで、Ｍｕ、Ｃｕ、Ｋｕはそれぞれ供試体８０を含む振動系の質量、減衰、剛性を示すパラメータである。Ｆｐ２は、結合位置Ｐ２における数値モデル３２の変位Ｘｐ２と供試体８０の設置テーブルの変位Ｘｓ２の変位差（Ｘｓ２−Ｘｐ２）によって生じる荷重を示す。

荷重Ｆｐ２は、結合位置Ｐ２において供試体８０の設置テーブルが第２振動台２１に作用させる第２荷重と一致している。図１に示すように、第２荷重検出器６０によって検出される第２荷重は演算部３０に入力される。演算部３０の変位指令値演算器３１は、第２荷重検出器６０が検出する第２荷重を式（４）のＦｐ２として実測し、式（４）を用いて供試体８０の設置テーブルの変位Ｘｓ２の時刻歴を予め定められた運動方程式の解法に基づいて算出する。

供試体８０の設置テーブルの変位Ｘｓ２が算出されると、数値モデル３２の変位Ｘｐ２も算出される。これは、結合位置Ｐ２において供試体８０の設置テーブルと数値モデル３２との変位が一致していると想定しているからである。従って、式（２）から求めた供試体８０の設置テーブルの変位Ｘｓ２は、そのまま数値モデル３２の変位Ｘｐ２となる。なお、供試体８０は第２振動台２１に固定されずに設置されているため、供試体８０が第２振動台２１に対して相対的に移動する場合や、供試体８０が転倒する場合は、供試体８０の設置テーブルの変位Ｘｓ２と数値モデル３２の変位Ｘｐ２とは異なったものとなる。

以上のように、演算部３０の変位指令値演算器３１は、結合位置Ｐ１における数値モデル３２の変位Ｘｐ１と、結合位置Ｐ２における数値モデル３２の変位Ｘｐ２とをそれぞれ算出する。変位Ｘｐ１は制振装置７０が設置される構造物Ｍの結合位置Ｐ１の変位を示す値（第１変位指令値ｄ１）であり、変位Ｘｐ２は供試体８０が設置される構造物Ｍの結合位置Ｐ２の変位を示す値（第２変位指令値ｄ２）である。

前述したように、変位指令値演算器３１は、地震波入力と、第１荷重検出器５０により検出される第１荷重に基づいて変位Ｘｐ１を算出する。また、変位指令値演算器３１は、地震波入力と、第２荷重検出器６０により検出される第２荷重に基づいて変位Ｘｐ２を算出する。これにより、変位指令値演算器３１は、制御部４０の第１制御器４１が第１振動試験機構１０を制御するための第１変位指令値ｄ１を生成する。また、変位指令値演算器３１は、制御部４０の第２制御器４２が第２振動試験機構２０を制御するための第２変位指令値ｄ２を生成する。

制御部４０は、第１変位指令値ｄ１に基づいて第１振動試験機構１０を制御する第１制御器４１と、第２変位指令値ｄ２に基づいて第２振動試験機構２０を制御する第２制御器４２とを備える。

第１制御器４１は、図５に示すように、補償器４１ａと、制御器４１ｂと、サーボアンプ４１ｃ，４１ｄ，４１ｅとを備える。サーボアンプ４１ｃ，４１ｄ，４１ｅは、それぞれ加振器１２，１３，１４に対応している。
なお、前述したように第１振動試験機構１０は、６つの加振器を備えて最大６自由度の変位を与えられる機構であるため、第１制御器４１は、図５に示されない更に３つのサーボアンプ（合計６つのサーボアンプ）を備える。

第１制御器４１は、変位指令値演算器３１が生成した第１変位指令値ｄ１により示される第１変位と一致するように第１振動台１１を制御する制御器である。変位指令値演算器３１が生成した第１変位指令値ｄ１を直接的に加振器１２，１３，１４に入力し、応答遅れなく変位が再現されれば良いが、加振器１２，１３，１４は油圧により駆動されるため、応答遅れが生じてしまう。

第１制御器４１が備える補償器４１ａは、この応答遅れを補償して変位指令値演算器３１から入力される第１変位指令値ｄ１と一致する変位で第１振動台１１を変位させるためのものである。補償器４１ａには、第１変位指令値ｄ１に対する第１振動台１１の変位の伝達特性の逆特性を持つフィルタが実装されている。

第１変位指令値ｄ１に対する第１振動台１１の変位の伝達特性は、第１振動台１１に変位計（図示略）を設置して実際に計測することにより、予め求めておくものとする。そして、この予め求めた伝達特性に基づいて伝達特性の逆特性を示すフィルタを補償器４１ａが実行する演算処理として実装する。
このようにすることで、変位指令値演算器３１が生成した第１変位指令値ｄ１により示される第１変位と一致するように第１振動台が制御される。

制御器４１ｂは、補償器４１ａに実装された演算処理により補償された第１変位指令値ｄ１から、各加振器１２，１３，１４を加振するサーボアンプ４１ｃに対する加振制御信号を生成するものである。制御器４１ｂは、生成した加振制御信号を、サーボアンプ４１ｃ，４１ｄ，４１ｅのそれぞれに伝達する。

サーボアンプ４１ｃ，４１ｄ，４１ｅは、それぞれ、制御器４１ｂから入力された加振制御信号に基づいて加振器１２，１３，１４を制御する。加振器１２，１３，１４からサーボアンプ４１ｃ，４１ｄ，４１ｅには、各加振器を構成するピストンの変位が検出器（図示略）により検出されて伝達（フィードバック）される。サーボアンプ４１ｃ，４１ｄ，４１ｅは、伝達（フィードバック）されたピストンの変位が目標変位と一致するように加振器１２，１３，１４を制御する。

第２制御器４２は、図６に示すように、制御器４２ａと、サーボアンプ４２ｂとを備える。第２制御器４２は、変位指令値演算器３１が生成した第２変位指令値ｄ２により示される第２変位と一致するように第２振動台２１を制御する制御器である。変位指令値演算器３１が生成した第２変位指令値ｄ２を直接的に加振器２２に入力することにより、加振器２２が油圧によって駆動される。

制御器４２ａは、第２変位指令値ｄ２から、加振器２２を加振するサーボアンプ４２ｂに対する加振制御信号を生成するものである。制御器４２ａは、生成した加振制御信号を、サーボアンプ４２ｂに伝達する。

制御器４２には、加振器２２から、加振器２２を構成するピストンの変位が検出器（図示略）により検出されて伝達（フィードバック）される。第２変位指令値ｄ２から、加振器２２から伝達されたピストンの変位が減算され、乗算器４３により変位フィードバック係数Ｋｄが乗算され、模擬荷重が算出される。

乗算器４３により算出された模擬荷重から、第２荷重検出器６０により検出された第２荷重が減算され、乗算器４４により荷重フィードバック係数Ｋｆが乗算され、荷重指令値が算出される。乗算器４４は算出した荷重指令値をサーボアンプ４２ｂに伝達する。サーボアンプ４２ｂは、荷重制御機能により入力された荷重指令値に基づいて加振器２２を制御する。なお、変位フィードバック係数Ｋｄおよび荷重フィードバック係数Ｋｆを適切に設定することにより、油圧駆動時の応答遅れを補償することが可能である。

サーボアンプ４２ｂは、乗算器４４が算出した荷重指令値に基づいて加振器２２を制御することにより、模擬荷重と、第２荷重検出器６０により検出される第２荷重とを一致させる。これらの荷重に相違がないことは第２振動台２１のテーブルの変位が、現実の構造物Ｍにおいて供試体８０が設置される位置の変位と一致することを意味するので、現実の構造物Ｍを模擬した供試体８０の振動試験を行うことができる。

以上説明した本実施形態の振動試験装置が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の振動試験装置１００によれば、振動試験の評価対象となる制振装置７０とは異なる供試体８０の動的挙動が、第２振動試験機構２０を第２変位指令値ｄ２に基づいて制御することによって試験される。この第２振動試験機構２０より変位する供試体８０の動的挙動は、第２振動台２１に作用する第２荷重として検出される。また、検出された第２荷重は、制振装置７０が第１振動台１１に作用させる第１荷重と、数値モデル３２により模擬された構造物Ｍに入力される地震波入力とともに、第１振動試験機構１０と第２振動試験機構２０を制御するための第１変位指令値ｄ１および第２変位指令値ｄ２の生成に用いられる。したがって、供試体８０の動的挙動によって変化する第２荷重に基づいて、制振装置７０を変位させる第１変位指令値ｄ１が生成される。
このようにすることで、振動試験の評価対象となる制振装置７０以外の部分を現実的な供試体８０として試験し、供試体８０の動的挙動が制振装置７０の動的挙動に与える影響を検証することができる。

本実施形態の振動試験装置１００は、供試体８０が第２振動台２１に固定されずに設置されている。
本実施形態によれば、供試体８０が第２振動台２１の変位により第２振動台２１上で転倒した場合に、転倒によって作用する第２荷重に基づいて第１変位指令値ｄ１が生成される。このようにすることで、供試体８０（例えば、家具）が転倒するという動的挙動が制振装置７０の動的挙動に与える影響を検証することができる。

本実施形態の振動試験装置１００は、第１振動試験機構１０が、第１振動台１１を加振する複数の加振器１２，１３，１４を備え、複数の加振器１２，１３，１４のそれぞれが、加振器１２，１３，１４の変位を検出して変位を示す第１変位信号を第１制御器４１に伝達し、第１制御器４１が複数の加振器１２，１３，１４のそれぞれから伝達される複数の第１変位信号と第１変位指令値ｄ１が一致するように第１振動試験機構１０を制御する。

このようにすることで、複数の加振器１２，１３，１４により加振される第１振動台１１の変位が、演算部３０により数値モデル３２として模擬された構造物Ｍに地震波入力が入力された場合の結合位置Ｐ１の変位と一致する。これにより、第１振動台１１に設置される制振装置７０の変位が、現実の構造物Ｍにおいて制振装置７０が設置される位置の変位と一致し、現実の構造物Ｍを模擬した制振装置７０の振動試験を行うことができる。

本実施形態の振動試験装置１００は、第２振動試験機構２０が、第２振動台２１を加振する加振器２２を備える。また、加振器２２が、加振器２２の変位を検出して変位を示す第２変位信号を制御器４２ａに伝達し、制御器４２ａが加振器２２から伝達される第２変位信号と第２変位指令値ｄ２との差分に変位フィードバック係数Ｋｄを乗算して模擬荷重を算出し、模擬荷重と第２荷重検出器６０により検出される第２荷重との差分に荷重フィードバック係数Ｋｆを乗算して荷重指令値を算出し、荷重指令値に基づいて第２振動試験機構２０を制御する。

このようにすることで、加振器２２により加振される第２振動台２１の変位と第２変位指令値ｄ２から算出される模擬荷重と、第２荷重検出器６０により検出される供試体８０が第２振動台２１に作用させる第２荷重とが一致する。これらの荷重に相違がないことは第２振動台２１の変位が、現実の構造物Ｍにおいて供試体８０が設置される位置の変位と一致することを意味する。したがって、現実の構造物Ｍを模擬した供試体８０の振動試験を行うことができる。

本実施形態の振動試験装置１００は、演算部３０により演算される数値モデル３２が、地震波入力に対する結合位置Ｐ１の変位および結合位置Ｐ２の変位が非線形応答を示すモデルである。
このようにすることで、地震波入力に対する変位が非線形応答を示す構造物Ｍを数値モデルとして模擬し、その数値モデルを対象として制振装置７０の動的挙動を検証することができる。

１０ 第１振動試験機構（第１振動試験部）
１１ 第１振動台
１２，１３，１４ 加振器（第１加振器）
２０ 第２振動試験機構（第２振動試験部）
２１ 第２振動台
２２ 加振器（第２加振器）
３０ 演算部
３１ 変位指令値演算器
３２ 数値モデル
４０ 制御部
５０ 第１荷重検出器（第１検出部）
６０ 第２荷重検出器（第２検出部）
７０ 制振装置
８０ 供試体
１００ 振動試験装置
ｄ１ 第１変位指令値
ｄ２ 第２変位指令値
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ 設置面
Ｐ１，Ｐ２ 結合位置

Claims (4)

1. 制振装置が設置された第１振動台を変位させる第１振動試験部と、
   供試体が設置された第２振動台を変位させる第２振動試験部と、
   所定の加振入力が入力される構造物を模擬した数値モデルを演算するとともに、前記制振装置が設置される前記構造物の第１位置の変位を示す第１変位指令値と前記供試体が設置される前記構造物の第２位置の変位を示す第２変位指令値を生成する演算部と、
   前記第１変位指令値に基づいて前記第１振動試験部を制御するとともに前記第２変位指令値に基づいて前記第２振動試験部を制御する制御部と、
   前記制振装置が前記第１振動台に作用させる第１荷重を検出する第１検出部と、
   前記供試体が前記第２振動台に作用させる第２荷重を検出する第２検出部とを備え、
   前記演算部が、前記所定の加振入力と、前記第１検出部により検出される前記第１荷重と、前記第２検出部により検出される前記第２荷重とに基づいて、前記第１変位指令値および前記第２変位指令値を生成する振動試験装置。
2. 前記供試体が前記第２振動台に固定されずに設置されている請求項１に記載の振動試験装置。
3. 前記第１振動試験部は、前記第１振動台を加振する複数の第１加振器を備え、
   前記複数の第１加振器のそれぞれは、前記第１加振器の変位を検出して該変位を示す第１変位信号を前記制御部に伝達し、
   前記制御部は前記複数の第１加振器のそれぞれから伝達される複数の前記第１変位信号と前記第１変位指令値が一致するように前記第１振動試験部を制御する請求項１または請求項２に記載の振動試験装置。
4. 前記第２振動試験部は、前記第２振動台を加振する第２加振器を備え、
   前記第２加振器は、該第２加振器の変位を検出して該変位を示す第２変位信号を前記制御部に伝達し、
   前記制御部は前記第２加振器から伝達される前記第２変位信号と前記第２変位指令値との差分に変位フィードバック係数を乗算して模擬荷重を算出し、該模擬荷重と前記第２検出部により検出される前記第２荷重との差分に荷重フィードバック係数を乗算して荷重指令値を算出し、該荷重指令値に基づいて前記第２振動試験部を制御する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の振動試験装置。

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