JP7364907B2 - 構造ヒステリシス測定方法及び構造ヒステリシス測定装置 - Google Patents
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Description
図3には、車体40がセットされた試験機42の構成を示した。なお、水平面内における車体40の前後方向をX軸、水平面内における車体40の左右方向をY軸、水平面(XY平面)に対して鉛直方向をZ軸と定める。なお、以下では、車体40の前後左右が試験機42の前後左右と一致するものとして説明する。
ねじり変形の試験は、上下反平行に稼働するアクチュエータ50R、50Lによって車体40に与えるX軸回りのモーメントMを変化させることにより行う。
ねじり変形の試験は、第1の負荷としてのモーメントMを一定のモーメント速度で増加させ(載荷)、目的とする最大モーメントMmaxにおいて2秒間保持し、同じモーメント速度でオフセットモーメントM0に至るまでモーメントMを減少させ(除荷)、2秒間保持する。これを1サイクルとして、3サイクルを連続して行い、第2及び第3サイクルのデータに基づいて、第1の損失エネルギーとしての車体40の損失エネルギーを算出する。
・・・(4)
損失エネルギーEsは、モーメントM-変位角θtor線図で描かれるヒステリシスループの面積のサイクル数Ncycle回の平均として次式で表される。
車体40のねじり変形における構造ヒステリシスの損失エネルギーを算出する場合、試験機42そのものが有する構造ヒステリシスの損失エネルギーを除外する必要がある。
図5に示すように、標準試験体70は、一例として、長さ1075mm、一辺が125mmの略正方形断面、板厚9.0mmの角鋼管72の両端に、H形鋼74A、74Bがアーク溶接によって取り付けられた構成である。また、角鋼管72及びH形鋼74A、74Bは、車体40と同等の剛性を有する。角鋼管72及びH形鋼74A、74Bには、例えば鉄が用いられるが、これに限られるものではない。このように、角鋼管72とH形鋼74A、74Bとは、アーク溶接によって接合されているため、その内部に摩擦は生じない。このため、標準試験体70は、摩擦に起因する損失エネルギーは生じない。なお、標準試験体70を鋳造により一体成形してもよい。
図8には、最大モーメントMmax=3[kNm]における車体40及び標準試験体70の各々に対してねじり変形の試験を実施した結果の一例として、車体40のヒステリシスループL1及び標準試験体70のヒステリシスループL2を示した。図8において、横軸は変位角θtorである。縦軸は、モーメントMである。
以下、CPU12Aで実行される構造ヒステリシス測定処理について図10に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図10に示す構造ヒステリシス測定処理は、例えば、ユーザーの操作により構造ヒステリシス測定プログラムの実行が指示された場合に、記憶部20から構造ヒステリシス測定プログラムが読み込まれることにより実行される。
12 コントローラ
14 操作部
16 表示部
18 通信部
20 記憶部
20A 構造ヒステリシス測定プログラム
30 取得部
32 損失エネルギー算出部
34 ひずみエネルギー算出部
36 構造ヒステリシス算出部
38 出力部
40 車体
42、42A 試験機
70 標準試験体
70 車体
Claims (6)
- コンピュータが、
試験機により車体に第1の負荷を徐々に載荷及び除荷して測定した前記車体の第1の変形量を取得し、
前記試験機により標準試験体に第2の負荷を徐々に載荷及び除荷して測定した前記標準試験体の第2の変形量を取得し、
前記第1の変形量に基づいて算出した第1の損失エネルギーから、前記第2の変形量に基づいて算出した第2の損失エネルギーを減算することにより前記車体の損失エネルギーを算出し、
前記第1の負荷が最大負荷に至るまでの仕事量を前記車体のひずみエネルギーとして算出し、
前記車体の損失エネルギーを前記ひずみエネルギーで除算することにより前記車体の構造ヒステリシスを算出し、
算出した前記車体の構造ヒステリシスを出力する
処理を実行する構造ヒステリシス測定方法。 - 前記コンピュータは、
前記第1の負荷の載荷を開始してから、除荷を終了するまでの過程における前記第1の変形量を積分した値を、前記第1の損失エネルギーとして算出し、
前記第2の負荷の載荷を開始してから、除荷を終了するまでの過程における前記第2の負荷を積分した値を、前記第2の損失エネルギーとして算出する
請求項1記載の構造ヒステリシス測定方法。 - 前記第1の負荷及び前記第2の負荷は、前記車体及び前記標準試験体にねじり変形を与えるためのモーメントであり、前記第1の変形量及び前記第2の変形量は、前記車体及び前記標準試験体にねじり変形を与えたときの変位角である
請求項1又は請求項2記載の構造ヒステリシス測定方法。 - 前記第1の負荷及び前記第2の負荷は、前記車体及び前記標準試験体に横曲げ変形を与えるための荷重であり、前記第1の変形量及び前記第2の変形量は、前記車体及び前記標準試験体に横曲げ変形を与えたときの変位である
請求項1又は請求項2記載の構造ヒステリシス測定方法。 - 前記標準試験体は、前記車体と同等の剛性を有し、内部に摩擦が存在しない構造体である
請求項1~4の何れか1項に記載の構造ヒステリシス測定方法。 - 試験機により車体に第1の負荷を徐々に載荷及び除荷して測定した前記車体の第1の変形量を取得する第1の取得部と、
前記試験機により標準試験体に第2の負荷を徐々に載荷及び除荷して測定した前記標準試験体の第2の変形量を取得する第2の取得部と、
前記第1の変形量に基づいて算出した第1の損失エネルギーから、前記第2の変形量に基づいて算出した第2の損失エネルギーを減算することにより前記車体の損失エネルギーを算出する損失エネルギー算出部と、
前記第1の負荷が最大負荷に至るまでの仕事量を前記車体のひずみエネルギーとして算出するひずみエネルギー算出部と、
前記車体の損失エネルギーを前記ひずみエネルギーで除算することにより前記車体の構造ヒステリシスを算出する構造ヒステリシス算出部と、
算出した前記車体の構造ヒステリシスを出力する出力部と、
を備えた構造ヒステリシス測定装置。
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河内毅, 栗山幸久, 鈴木克幸,構造体のヒステリシス評価と力学モデルの構築,日本機械学会論文集,2017年,Vol.83, No.855,https://www.jstage.jst.go.jp/article/transjsme/83/855/83_17-00334/_article/-char/ja/,DOI: 10.1299/transjsme.17-00334 |
熊本雅比古,操安性能に影響する車体剛性非線形性の解析,自動車技術会 2017年秋季大会 学術講演会 講演予稿集,2017年10月09日,講演番号227,1240-1245 |
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