JPH1062297A - Fluid vibration testing device - Google Patents

Fluid vibration testing device

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Publication number
JPH1062297A
JPH1062297A JP9047982A JP4798297A JPH1062297A JP H1062297 A JPH1062297 A JP H1062297A JP 9047982 A JP9047982 A JP 9047982A JP 4798297 A JP4798297 A JP 4798297A JP H1062297 A JPH1062297 A JP H1062297A
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JP
Japan
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vibration
force
displacement
flow
fluid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9047982A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomomichi Nakamura
友道 中村
Kazuo Hirota
和生 廣田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1062297A publication Critical patent/JPH1062297A/en
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a test with eliminating the need for the disassemblying, replacing, reassemblying, etc., of a testing device even in the case when the test is performed with modifications in conditions such as weight, etc. SOLUTION: A structure 3 is vibrated in receiving ambient streams 2, and its displacement is inputted a controlling device 12 by a displacement meter 6. A load cell 11 measures a force exerted on the structure 3 to input to the controlling device 12. In the controlling device 12, at S1, an acceleration is obtained by twice differentiating the signal of the displacement meter 6, an inertial force is obtained from the weight of the structure, and a fluid force by the streams of the structure 3 is obtained by subtracting the force measured by the load cell 11. At S2, the coefficient data 14 of vibration characteristics inputted in advance is obtained, and vibration response from the fluid force are obtained to control a shaker 7 via a servo amplifier 13 so that the vibration response obtained in the calculation above may agree with the displacement measured by the displacement meter 6. Therefore, it is possible to perform a test with modifications in the weight, etc., of the structure 3 only by changing the coefficient data 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、流れを受けて構造
物が振動する、いわゆる流動振動の特性を調べる流動振
動実験装置に関し、たとえば、原子力、火力、化学プラ
ントなどの各種プラント内の流れを受ける構造物、ビ
ル、橋梁、鉄塔などの流れを受ける構造物等、一般に流
れを受けて振動する可能性のあるもの全てに適用される
実験装置が対象である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow vibration test apparatus for examining the characteristics of so-called flow vibration, in which a structure vibrates in response to a flow, and for example, measures the flow in various plants such as nuclear power plants, thermal power plants, and chemical plants. The test apparatus is applied to all structures that can be generally subjected to a flow and vibrate, such as a structure receiving a flow, a structure receiving a flow such as a building, a bridge, a steel tower, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の流動振動に関する実験装置の一例
を図7の構成図に基づいて説明する。この実験システム
は流路壁1に囲まれ、周囲に流れ2を受けるように構造
物3を配置し、この構造物3の流れ2による振動を調べ
るものである。そのために、柔支持棒4で構造物3を支
持し固定端5に固定する。構造物3は周囲の流れ2によ
って振動するが、その動きは変位計6などの各種センサ
によって計測する。
2. Description of the Related Art An example of a conventional experimental apparatus relating to flow vibration will be described with reference to the block diagram of FIG. In this experimental system, a structure 3 is arranged so as to be surrounded by a flow path wall 1 and receive a flow 2 around it, and the vibration of the structure 3 due to the flow 2 is examined. For this purpose, the structure 3 is supported by the flexible support rod 4 and fixed to the fixed end 5. The structure 3 vibrates due to the surrounding flow 2, and its movement is measured by various sensors such as a displacement gauge 6.

【0003】例えば、プラント内の弁の振動を調べる場
合には、構造物3が弁に相当し柔支持棒4が弁棒に相当
する。この実験システムでは、プラント内の弁の実寸大
あるいは縮尺モデルを用い、流体を流して弁の振動を計
測する。そして、流速と弁の振動の大きさの関係を調べ
て、プラントの設計における流速、弁重量、弁棒の剛性
などを設定する。
For example, when examining the vibration of a valve in a plant, the structure 3 corresponds to the valve, and the soft support rod 4 corresponds to the valve rod. In this experimental system, using a full-scale or reduced-scale model of a valve in a plant, a fluid is flowed to measure the vibration of the valve. Then, the relationship between the flow velocity and the magnitude of the vibration of the valve is examined, and the flow velocity, valve weight, valve rod rigidity, and the like in the plant design are set.

【0004】また、従来の流動振動に関する実験システ
ムの別の一例を図8の構成図に基づいて説明する。この
実験システムのうち流路壁1、流れ2、構造物3、柔支
持棒4、固定端5、変位計6の構成および働きは図7の
システムと同様である。このシステムでは、流れ2を受
けて振動する構造物3の振動特性である固有振動数と減
衰比を調べるため、構造物3に加振器7を備えたことを
特徴とする。
[0004] Another example of a conventional experimental system relating to flow vibration will be described with reference to the configuration diagram of FIG. The configuration and operation of the flow path wall 1, flow 2, structure 3, flexible support rod 4, fixed end 5, and displacement gauge 6 in this experimental system are the same as those in the system of FIG. This system is characterized in that the structure 3 is provided with a vibrator 7 in order to check the natural frequency and the damping ratio, which are the vibration characteristics of the structure 3 that vibrates in response to the flow 2.

【0005】ここで、加振器7は構造物3に直接取り付
けられる加振器の場合もあるし、また電磁石などの非接
触式の加振器の場合もある。例えば、加振器7によって
構造物3を加振し、その時の加振振動数を徐々に変化さ
せる、いわゆるスイーブ加振を実施しその時の構造物3
の変位を変位計6で測定する。加振振動数と構造物3の
振動応答の関係から構造物3の振動特性である固有振動
数と減衰比を求めることができる。
Here, the vibrator 7 may be a vibrator directly attached to the structure 3, or may be a non-contact vibrator such as an electromagnet. For example, the structure 3 is vibrated by the vibrator 7 and the so-called sweep vibration is performed in which the vibration frequency at that time is gradually changed.
Is measured by the displacement meter 6. The natural frequency and the damping ratio, which are the vibration characteristics of the structure 3, can be obtained from the relationship between the excitation frequency and the vibration response of the structure 3.

【0006】また、特開昭55−62340号公報に示
された流体機器の振動試験装置を図9によって説明す
る。構造物35は基礎台40に固定されたスタンド36
に支持されており、構造物35には供給管38から水が
供給され、反対側の排出管39から排出される。この装
置は内部を流れる流れ41によって構造物35が振動す
る流動振動を調べる実験装置である。この実験装置で
は、構造物35の振動特性を調べるため、構造物35の
一端に設けられた加振器37によって構造物35を加振
する。加振振動数と構造物35の振動応答の関係から構
造物35の振動特性である固有振動数と減衰比を求める
ことができる。
A vibration test apparatus for a fluid device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-62340 will be described with reference to FIG. The structure 35 includes a stand 36 fixed to a base 40.
The structure 35 is supplied with water from a supply pipe 38 and discharged from a discharge pipe 39 on the opposite side. This apparatus is an experimental apparatus for examining the flow vibration in which the structure 35 vibrates due to the flow 41 flowing inside. In this experimental apparatus, the structure 35 is vibrated by a vibrator 37 provided at one end of the structure 35 in order to examine the vibration characteristics of the structure 35. The natural frequency and the damping ratio, which are the vibration characteristics of the structure 35, can be obtained from the relationship between the excitation frequency and the vibration response of the structure 35.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前記の従来の流動振動
実験システムでは、構造物の重量や柔支持棒の剛性や減
衰などを変更する場合には、実験装置を解体して構造物
を取り替える必要があり手間と時間がかかる。特にシー
ルを必要とする水などの流体の流れによる流動振動の実
験装置では解体後再度シールする必要があり多大な手間
と時間が発生する。
In the above-mentioned conventional flow vibration experiment system, when changing the weight of the structure or the rigidity or damping of the soft support rod, it is necessary to dismantle the experimental device and replace the structure. It takes time and effort. In particular, in an experimental apparatus for flow vibration caused by the flow of a fluid such as water which needs a seal, it is necessary to re-seal after disassembly, which requires a lot of labor and time.

【0008】また、高温高圧の蒸気や空気などの流体に
よる振動を調べる実験装置では、頑丈に作られていて重
量の大きい圧力容器を解体して構造を取り替える必要が
あり多大な手間と時間が発生する。
Further, in an experimental apparatus for examining vibrations caused by a fluid such as steam or air at a high temperature and a high pressure, it is necessary to disassemble a heavy-weight pressure vessel and replace the structure, which requires a great deal of labor and time. I do.

【0009】また、例えば水蒸気の流れによる構造物の
振動を調べる場合には、通常取り扱いの簡単な空気で実
験することが多いが、この場合には空気の密度が水蒸気
の約30分の1であることから相似則を満足させるため
には構造物の密度も約30分の1にする必要がある。し
かし、実際の構造物の材質である鉄などの約30分の1
の密度を持つ材料で実験することはほぼ不可能である。
従って、実際の流体と違う流体を使って試験をする場合
など相似則を満足させるように構造物を設定することは
非常に困難である。
For examining, for example, the vibration of a structure caused by the flow of water vapor, an experiment is usually performed with air that is easy to handle. In this case, the density of the air is about 1/30 that of water vapor. Therefore, the density of the structure must be reduced to about 1/30 in order to satisfy the similarity rule. However, about 1 / 30th of iron, which is the material of the actual structure,
It is almost impossible to experiment with materials with a density of.
Therefore, it is very difficult to set a structure so as to satisfy the similarity rule, for example, when a test is performed using a fluid different from an actual fluid.

【0010】そこで、本発明の第1の課題としては、構
造物の重量や、剛性、減衰などの振動特性を変更する場
合には、制御装置の特性データの係数変更のみで対応
し、実験装置を解体したり、構造物を取り替えたり、再
組立等をすることを要せず、手間と費用を低減すること
のできる流動振動実験装置を提供することにある。
Therefore, a first object of the present invention is to change the vibration characteristics such as the weight, rigidity, and damping of a structure only by changing the coefficient of the characteristic data of the control device. It is an object of the present invention to provide a flow vibration experiment apparatus that does not require dismantling, replacing a structure, reassembling, and the like, and can reduce labor and cost.

【0011】また、第2の課題としては、上記の課題に
加えて、このような流動実験装置を実現するための制御
装置に構造物の変位信号と、更に加速度信号も入力する
ようにし、実現したい構造物の振動特性データをデータ
の入力変更のみで加振力を正確に算出し、制御できるよ
うにすることにある。
A second problem is that, in addition to the above-mentioned problems, a control device for realizing such a flow experiment device is also supplied with a displacement signal of a structure and an acceleration signal. An object of the present invention is to make it possible to accurately calculate and control the excitation force of the vibration characteristic data of a desired structure only by changing the data input.

【0012】また、第3の課題としては、上記の制御装
置とその加振手段との具体的な構成としてアクチュエー
タ等を用いて構造物を容易に加振できる構成を提供する
ことにある。
A third object of the present invention is to provide a specific structure of the above-described control device and its vibrating means which can easily vibrate a structure using an actuator or the like.

【0013】更に、第4の課題として、同様に上記の制
御装置とその加振手段との具体的な構成として、流体流
路を制御して加振力を得る構成を提供することにある。
A fourth object of the present invention is to provide a specific configuration of the above-described control device and its vibrating means, in which a fluid flow path is controlled to obtain a vibrating force.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
の第1乃至第4の課題を解決するためにそれぞれ次の
(1)乃至(4)の手段を提供する。
Accordingly, the present invention provides the following means (1) to (4) in order to solve the above first to fourth objects.

【0015】(1)流体の流路で流れを受ける構造物を
振動させる加振器と;前記構造物にかかる荷重を測定す
る荷重計と;前記構造物の振動変位を測定する変位計
と;前記荷重計と変位計との信号を入力し、前記構造物
の流れによる流体力を求め、この流体力とあらかじめ入
力した実現したい仮想の構造物の重量、剛性、減衰等の
振動特性データとから実現したい仮想の構造物の振動変
位を算出し、その算出した振動変位と前記変位計で測定
した振動変位とが一致するように前記加振器の振動を制
御する制御装置を備えたことを特徴とする流動振動実験
装置。
(1) a vibrator for vibrating a structure receiving a flow in a fluid flow path; a load meter for measuring a load applied to the structure; a displacement meter for measuring a vibration displacement of the structure; The signals of the load meter and the displacement meter are input, the fluid force due to the flow of the structure is obtained, and the fluid force and the previously input vibration characteristic data such as the weight, rigidity, damping, etc. of the virtual structure to be realized are obtained. A control device for calculating a vibration displacement of a virtual structure to be realized, and controlling a vibration of the vibrator so that the calculated vibration displacement matches a vibration displacement measured by the displacement meter. Flow vibration experiment equipment.

【0016】(2)流体の流路で流れを受ける構造物を
振動させる加振手段と;前記構造物の加速度を測定する
加速度計と;前記構造物の振動変位を測定する変位計
と;前記加速度計と変位計との信号を入力し、同変位計
の信号から微分器で振動速度を求め、あらかじめ入力し
た前記構造物の重量、減衰、剛性の振動特性データと実
現したい仮想の構造物の振動特性データとを比較し、両
特性データの差に基づいて前記入力した構造物の振動変
位、前記求めた振動速度、前記入力した振動加速度から
補正すべき慣性力、減衰力、復元力をそれぞれ算出し、
それら算出値の和を求めてその信号により前記構造物に
加振力を加えるように前記加振手段を制御する制御装置
とを備えたことを特徴とする流動振動実験装置。
(2) vibrating means for vibrating a structure which receives a flow in a fluid flow path; an accelerometer for measuring acceleration of the structure; a displacement meter for measuring vibration displacement of the structure; Input the signals of the accelerometer and the displacement meter, find the vibration speed with the differentiator from the signal of the displacement meter, and input the weight, damping, and rigidity vibration characteristics data of the structure in advance and the virtual structure to be realized. Compare the vibration characteristic data, based on the difference between the two characteristic data, the input vibration displacement of the structure, the obtained vibration speed, the inertial force to be corrected from the input vibration acceleration, damping force, restoring force respectively Calculate,
A flow controller for controlling the vibrating means so as to obtain a sum of the calculated values and apply a vibrating force to the structure based on the signal.

【0017】(3)上記(2)において、前記加振手段
は、圧電素子等のアクチュエータよりなり、アクチュエ
ータにより前記流体の流路を変えて前記構造物に流入す
る流量を制御し、前記構造物に加振力を加えることを特
徴とする流動振動実験装置。
(3) In the above (2), the vibrating means comprises an actuator such as a piezoelectric element, and the flow rate of the fluid is changed by the actuator to control the flow rate into the structure. A flow vibration experiment apparatus characterized by applying an exciting force to a plate.

【0018】(4)上記(2)において、前記加振手段
として前記流体に電気粘性流体を用いると共に、前記構
造物と前記流路壁との両側に電極を備えた構成とするこ
とにより、前記構造物に加振力を加えることを特徴とす
る流動振動実験装置。
(4) In the above (2), an electrorheological fluid is used as the fluid as the vibrating means, and electrodes are provided on both sides of the structure and the flow path wall. A flow vibration experiment device characterized by applying a vibration force to a structure.

【0019】本発明の(1)においては、構造物に、例
えば支持棒等を介して設置された加振器によって構造物
を振動させることができる。この装置では、構造物にか
かる力を測定し、その力を受けたときに実現したい仮想
の構造物が動く振動変位を制御装置で計算し、変位計で
測定した構造物の実際の振動変位が、その計算した振動
変位になるように加振器を動かして構造物を振動させ
る。
In (1) of the present invention, the structure can be vibrated by a vibrator installed on the structure via, for example, a support rod or the like. This device measures the force applied to the structure, calculates the vibration displacement of the virtual structure that you want to achieve when receiving the force by the controller, and calculates the actual vibration displacement of the structure measured by the displacement meter. Then, the structure is vibrated by moving the exciter so as to have the calculated vibration displacement.

【0020】また、上記の(1)においては、構造物が
ある力を受けたときに振動する様子は、実現したい仮想
の構造物の振動特性である構造物の重量、支持棒の剛性
や減衰に依存し、この特性データはあらかじめ制御装置
に入力し、記憶させておく。構造物にかかる力から実現
したい仮想の構造物の振動を計算するのはすべて制御装
置が行うが、制御装置は荷重計と変位計との信号を入力
し、あらかじめ入力されている振動特性データとから演
算を行い、その信号で加振器を制御する。実現したい仮
想の構造物の振動特性は制御装置の中の係数として自由
に設定することができる。
Further, in the above (1), the appearance of the structure vibrating when subjected to a certain force depends on the vibration characteristics of the virtual structure to be realized, such as the weight of the structure, the rigidity of the support rod, and the damping. This characteristic data is input to the control device in advance and stored. The controller calculates all the vibrations of the virtual structure that you want to realize from the forces applied to the structure, but the controller inputs the signals of the load meter and the displacement meter, and , And the shaker is controlled by the signal. The vibration characteristic of the virtual structure to be realized can be freely set as a coefficient in the control device.

【0021】従って、上記(1)の発明では、構造物の
重量や支持棒の剛性、減衰等の構造物の特性を変更する
場合には実験装置を解体して構造物を取り替える必要は
なく、制御装置の中の係数の変更で容易に対応すること
ができる。また、実際の流体と異なる流体を用いて実験
する場合にも実現したい仮想の構造物の特性を決定する
制御装置の中の係数を相似則を満足するように調節する
だけでよい。
Therefore, in the invention of the above (1), when changing the characteristics of the structure such as the weight of the structure, the rigidity of the support rod, and the damping, it is not necessary to dismantle the experimental apparatus and replace the structure. It can be easily handled by changing the coefficient in the control device. Further, even when an experiment is performed using a fluid different from the actual fluid, it is only necessary to adjust the coefficient in the control device for determining the characteristics of the virtual structure to be realized so as to satisfy the similarity rule.

【0022】本発明の(2)においては、構造物を振動
させる加振手段として、例えば電磁石で行うことができ
る。この装置では、構造物の振動変位、振動加速度を測
定して制御装置に入力し、制御装置において、振動変位
は微分器を通して振動速度にも変換し、構造物の剛性、
減衰、剛性の振動特性と、実現したい仮想の構造物の振
動特性を比較し、両振動データの差に基づいて補正すべ
き慣性力、すなわち振動加速度と質量の積と、補正すべ
き減衰力、すなわち振動速度と減衰の積と、補正すべき
復元力、すなわち振動変位と剛性の積を算出して、加振
手段、例えば電磁石の加振力がその和になるように制御
する。
In (2) of the present invention, as the vibration means for vibrating the structure, for example, an electromagnet can be used. In this device, the vibration displacement and vibration acceleration of the structure are measured and input to the control device. In the control device, the vibration displacement is also converted into the vibration speed through a differentiator, and the rigidity of the structure and
The vibration characteristics of damping and rigidity are compared with the vibration characteristics of the virtual structure to be realized, and the inertial force to be corrected based on the difference between the two vibration data, that is, the product of the vibration acceleration and the mass, the damping force to be corrected, That is, the product of the vibration speed and the damping and the restoring force to be corrected, that is, the product of the vibration displacement and the rigidity are calculated, and control is performed so that the exciting force of the exciting means, for example, the electromagnet becomes the sum thereof.

【0023】構造物がある力を受けたときに振動する様
子は、実現したい仮想の構造物の振動特性である構造物
の重量、支持棒の剛性や減衰に依存し、この特性データ
はあらかじめ制御装置に入力し、記憶させておく。構造
物の振動変位、振動加速度から構造物へ加えるべき加振
力を計算するのはすべて制御装置が行うが、制御装置は
変位計と加速度計との信号を入力し、あらかじめ入力さ
れている振動特性データとから演算を行い、その信号で
電磁石を制御する。実現すべき仮想の構造物の振動特性
は制御装置の中の係数として自由に設定することができ
る。
The manner in which a structure vibrates when subjected to a certain force depends on the weight of the structure, the rigidity and damping of the support rod, which are the vibration characteristics of the virtual structure to be realized, and this characteristic data is controlled in advance. Input to the device and store it. The controller calculates the excitation force to be applied to the structure from the vibration displacement and vibration acceleration of the structure, but the controller inputs the signals of the displacement meter and the accelerometer, and An operation is performed from the characteristic data and the signal is used to control the electromagnet. The vibration characteristic of the virtual structure to be realized can be freely set as a coefficient in the control device.

【0024】このように、本発明の(2)においても、
(1)の発明と同様に実験装置を解体したり、取り替え
る必要なく、制御装置内の係数の変更で特性の変更に容
易に対応でき、かつ正確な振動特性を演算により得るこ
とができ、構造物を加振することができる。
Thus, in (2) of the present invention,
As in the invention of (1), it is not necessary to disassemble or replace the experimental device, it is possible to easily cope with the change of the characteristic by changing the coefficient in the control device, and it is possible to obtain an accurate vibration characteristic by calculation. An object can be vibrated.

【0025】本発明の(3)においては、圧電アクチュ
エータなどのアクチュエータによって流路形状を変更す
ることができる。この装置では、構造物の振動変位、振
動加速度を測定し、制御装置に入力して制御装置におい
て、振動変位は微分器を通して振動速度にも変換し、構
造物の剛性、減衰、剛性の振動特性と、実現したい仮想
の構造物の振動特性を比較し、両振動特性の差に基づい
て補正すべき慣性力、すなわち振動加速度と質量の積
と、補正すべき減衰力、すなわち振動速度と減衰の積
と、補正すべき復元力、すなわち振動変位と剛性の積を
算出して、アクチュエータによる流路形状を変更するこ
とによって変わる流れによる力、いわゆる流体力が補正
すべき慣性力、減衰力、復元力の和になるように制御す
る。
In (3) of the present invention, the shape of the flow path can be changed by an actuator such as a piezoelectric actuator. This device measures the vibration displacement and vibration acceleration of a structure, inputs it to a control device, and converts the vibration displacement into a vibration speed through a differentiator in the control device. And the vibration characteristics of the virtual structure to be realized, and compare the inertial force to be corrected based on the difference between the two vibration characteristics, that is, the product of the vibration acceleration and the mass, and the damping force to be corrected, that is, the vibration speed and the damping. The product and the restoring force to be corrected, that is, the product of the vibration displacement and the rigidity, are calculated, and the force due to the flow that is changed by changing the flow path shape by the actuator, the so-called fluid force, the inertial force, the damping force, and the restoring to be corrected. Control so that the sum of the forces.

【0026】また、上記の本発明の(3)においては、
流路形状を変えたときに流れによる力、すなわち流体力
をあらかじめ測定しておき、この流路形状と流体力の関
係を制御装置に入力し記憶させておく。構造物の振動変
位、振動加速度から構造物へ加えるべき加振力を計算す
るのはすべて制御装置が行うが、制御装置は変位計と加
速度計との信号を入力し、あらかじめ入力されている振
動特性データとから演算を行い、その信号でアクチュエ
ータを制御する。実現すべき仮想の構造物の振動特性は
制御装置の中の係数として自由に設定することができ
る。このように、本発明の(3)においても、前述の
(2)と同様の効果を得ることができる。
In the above (3) of the present invention,
When the flow path shape is changed, the force due to the flow, that is, the fluid force is measured in advance, and the relationship between the flow path shape and the fluid force is input to the control device and stored. The controller calculates the excitation force to be applied to the structure from the vibration displacement and vibration acceleration of the structure, but the controller inputs the signals of the displacement meter and the accelerometer, and An operation is performed from the characteristic data, and the actuator is controlled by the signal. The vibration characteristic of the virtual structure to be realized can be freely set as a coefficient in the control device. As described above, the effect (3) of the present invention can be the same as the effect (2).

【0027】本発明の(4)においては、流体として電
気粘性流体を使用する。この電気粘性流体は電圧をかけ
ると流体の粘性を変えることができるものである。そこ
で、構造物と流路壁の両側にそれぞれ−電極と+電極を
設置しておき、電気粘性流体に制御装置から電圧をかけ
ることができるようにしておく。構造物が動いていると
き、構造物の振動速度と流体の粘性の積に流路形状等で
決まるある係数を掛けた力が構造物に加わる。従って、
電気粘性流体の粘性を変えることにより構造物に加わる
力を変えることができる。
In (4) of the present invention, an electrorheological fluid is used as the fluid. This electrorheological fluid can change the viscosity of the fluid when a voltage is applied. Therefore, a negative electrode and a positive electrode are provided on both sides of the structure and the channel wall, respectively, so that a voltage can be applied to the electrorheological fluid from the control device. When the structure is moving, a force obtained by multiplying the product of the vibration speed of the structure and the viscosity of the fluid by a certain coefficient determined by the flow path shape or the like is applied to the structure. Therefore,
By changing the viscosity of the electrorheological fluid, the force applied to the structure can be changed.

【0028】また、上記の本発明の(4)の装置では、
構造物の振動変位、振動加速度を測定し、制御変位は微
分器を通して振動速度にも変換し、構造物の剛性、減
衰、剛性の振動特性と、実現したい仮想の構造物の振動
特性を比較し、補正すべき慣性力、すなわち振動加速度
と質量の積と、補正すべき減衰力、すなわち振動速度と
減衰の積と、補正すべき復元力、すなわち振動変位と剛
性の積を算出して、電気粘性流体に電圧をかけたときに
構造物に加わる力が慣性力と減衰力と復元力の和になる
ように制御する。
Further, in the above-mentioned device (4) of the present invention,
The vibration displacement and vibration acceleration of the structure are measured, and the control displacement is also converted into the vibration speed through a differentiator, and the vibration characteristics of the rigidity, damping and rigidity of the structure are compared with the vibration characteristics of the virtual structure to be realized. The inertial force to be corrected, that is, the product of vibration acceleration and mass, the damping force to be corrected, that is, the product of vibration speed and damping, and the restoring force to be corrected, that is, the product of vibration displacement and rigidity, Control is performed so that the force applied to the structure when a voltage is applied to the viscous fluid is the sum of the inertial force, the damping force, and the restoring force.

【0029】また、上記本発明の(4)では、電気粘性
流体に加える電圧と構造物に加わる力の関係はあらかじ
め求めておき、その関係はあらかじめ制御装置に入力し
記憶させておく。構造物の振動変位、振動加速度から構
造物へ加えるべき加振力を計算するのはすべて制御装置
が行うが、制御装置は変位計と加速度計との信号を入力
し、あらかじめ入力されている振動特性データとから演
算を行い、その信号で電気粘性流体に加える電圧を制御
する。実現すべき仮想の構造物の振動特性は制御装置の
中の係数として自由に設定することができる。
In (4) of the present invention, the relationship between the voltage applied to the electrorheological fluid and the force applied to the structure is determined in advance, and the relationship is input to the control device and stored in advance. The controller calculates the excitation force to be applied to the structure from the vibration displacement and vibration acceleration of the structure, but the controller inputs the signals of the displacement meter and the accelerometer, and An operation is performed from the characteristic data, and a voltage applied to the electrorheological fluid is controlled by the signal. The vibration characteristic of the virtual structure to be realized can be freely set as a coefficient in the control device.

【0030】従って、本発明の(4)によれば、構造物
の重量や支持棒の剛性、減衰等の構造物の特性を変更す
る場合には、前述の(2)の発明と同様に実験装置を解
体して構造物を取り替える必要はなく、制御装置の中の
係数の変更で容易に対応することができる。また、実際
の流体と異なる流体を用いて実験する場合にも実現した
い仮想の構造物の特性を決定する制御装置の中の係数を
相似則を満足するように調節するだけでよい。
Therefore, according to (4) of the present invention, when changing the characteristics of the structure such as the weight of the structure, the rigidity of the support rod, and the damping, the experiment is performed in the same manner as in the above (2). There is no need to dismantle the device and replace the structure, and it can be easily accommodated by changing the coefficients in the control device. Further, even when an experiment is performed using a fluid different from the actual fluid, it is only necessary to adjust the coefficient in the control device for determining the characteristics of the virtual structure to be realized so as to satisfy the similarity rule.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の第1形態に係る流動振動実験装置の構成図である。
図1において、本実施の第1形態においては、流路壁1
に囲まれ周囲に流れ2を受けるように構造物3が配置さ
れ、実現したい仮想の構造物の流れ2による振動を調べ
る実験装置である。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a flow vibration experiment apparatus according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, in the first embodiment, the flow path wall 1
This is an experimental apparatus in which a structure 3 is arranged so as to receive a flow 2 around it, and a vibration caused by the flow 2 of a virtual structure desired to be realized.

【0032】構造物3は周囲の流れ2によって振動する
が、その動きは変位計6などのセンサによって計測す
る。構造物3は剛支持棒10を介して加振器7に取り付
けられており、加振器7によって加振される。さらに、
剛支持棒10と加振器7の間には荷重計11が設けられ
ており、構造物3に加わる力を測定する。実現したい仮
想の構造物の振動特性である構造物の重量、柔支持棒の
剛性や減衰は制御装置12の係数として入力しておく。
The structure 3 vibrates due to the surrounding flow 2, and its movement is measured by a sensor such as a displacement gauge 6. The structure 3 is attached to the vibrator 7 via the rigid support rod 10 and is vibrated by the vibrator 7. further,
A load cell 11 is provided between the rigid support rod 10 and the vibrator 7 to measure a force applied to the structure 3. The weight of the structure and the rigidity and damping of the flexible support bar, which are the vibration characteristics of the virtual structure to be realized, are input as coefficients of the control device 12.

【0033】なお、この実験装置では柔支持棒は無い
が、制御装置12と加振器7によってあたかも構造物3
が柔支持棒に連結されているように振動させる。構造物
3にかかる力と、制御装置12を用いて入力された構造
物の重量、剛性や減衰、等の実現したい仮想の構造物の
振動特性とから実現したい仮想の構造物の振動変位を計
算して、その計算した変位になるように加振器7で構造
物3を加振する。
In this experimental apparatus, there is no flexible support rod, but it is as if the structure 3
Is vibrated so that is connected to the soft support bar. The vibration displacement of the virtual structure to be realized is calculated from the force applied to the structure 3 and the vibration characteristics of the virtual structure to be realized, such as the weight, rigidity, damping, etc., of the structure input using the control device 12. Then, the structure 3 is vibrated by the vibrator 7 so as to have the calculated displacement.

【0034】図2は本実施の第1形態に係る制御ブロッ
ク図であり、図2により制御装置12の制御フローを説
明する。構造物3の変位を変位計6によって計測する。
また荷重計11によって構造物3にかかる力を測定す
る。構造物3にかかる力とは流れ2によって構造物3に
かかる力と、加振器7で加振することによって構造物に
かかる力である慣性力とがある。
FIG. 2 is a control block diagram according to the first embodiment. The control flow of the control device 12 will be described with reference to FIG. The displacement of the structure 3 is measured by the displacement meter 6.
The force applied to the structure 3 is measured by the load cell 11. The force applied to the structure 3 includes a force applied to the structure 3 by the flow 2 and an inertial force which is a force applied to the structure by vibrating the vibrator 7.

【0035】そこで、制御装置12では、まず、S1に
おいて変位計6の信号を入力し、これを2回微分して算
出される加速度と構造物3の重量から慣性力を計算し、
この慣性力を荷重計11で測定された力から引くことに
より構造物3に流れによって加わる流体力を求める。
Therefore, the control device 12 first inputs the signal of the displacement meter 6 in S1, calculates the inertia force from the acceleration calculated by differentiating the signal twice and the weight of the structure 3, and
By subtracting this inertial force from the force measured by the load cell 11, the fluid force applied to the structure 3 by the flow is obtained.

【0036】次に、S2において、S1で求められた構
造物3に加わる流体力から実現したい仮想の構造物の振
動変位を計算する。このときにはあらかじめ実現したい
仮想の構造物の振動特性である構造物の重量、柔支持棒
の剛性や減衰は制御装置12内に係数データ14として
入力しておく。
Next, in S2, the vibration displacement of the virtual structure to be realized is calculated from the fluid force applied to the structure 3 obtained in S1. At this time, the weight of the structure, the rigidity and the damping of the flexible support bar, which are the vibration characteristics of the virtual structure to be realized in advance, are input as coefficient data 14 into the control device 12.

【0037】次に、制御装置12では、S2において計
算された実現したい仮想の構造物の振動変位と変位計6
によって実際に計測された変位とが一致するようにサー
ボアンプ13を介して制御して加振器7を動かして構造
物3を振動させる。
Next, in the control device 12, the vibration displacement of the virtual structure to be realized calculated in S2 and the displacement meter 6 are calculated.
Is controlled via the servo amplifier 13 to move the vibrator 7 to vibrate the structure 3 so that the displacement actually measured coincides with the displacement.

【0038】本実施の第1形態では、以上の通り、構造
物3にかかる力を測定し、その力を受けたときに実現し
たい仮想の構造物が動く振動変位を制御装置12で計算
し、その振動になるように加振器7を動かして構造物3
を振動させる。構造物3にかかる力から実現したい仮想
の構造物の振動を計算するのはすべて制御装置12であ
り、実現したい仮想の構造物の振動特性は制御装置12
の中の係数データ14として自由に設定することができ
る。
In the first embodiment, as described above, the force applied to the structure 3 is measured, and the vibration displacement of the virtual structure that is desired to be realized when the force is received is calculated by the control device 12. The exciter 7 is moved so as to have the vibration and the structure 3
Vibrates. It is the control device 12 that calculates the vibration of the virtual structure to be realized from the force applied to the structure 3. The vibration characteristics of the virtual structure to be realized are calculated by the control device 12.
Can be freely set as the coefficient data 14 in.

【0039】図3は本発明の実施の第2形態に係る流動
振動実験装置の構成図である。図3において、本実施の
第2形態は、前述の第1形態と同様に流路壁1に囲ま
れ、周囲に流れ2を受けるように構造物3が配置され、
実現したい仮想の構造物の流れ2による振動を調べる実
験装置である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a flow vibration experiment apparatus according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, in the second embodiment of the present invention, similarly to the above-described first embodiment, a structure 3 is arranged so as to be surrounded by a flow path wall 1 and receive a flow 2 around it.
This is an experimental apparatus for examining vibrations caused by a flow 2 of a virtual structure to be realized.

【0040】構造物3は周囲の流れ2によって振動する
が、その動きは変位計6および加速度計16によって計
測する。構造物3は柔支持棒4で固定されている。構造
物3の振動特性である構造物3の重量、柔支持棒の剛性
や減衰および実現したい仮想の構造物の振動特性は制御
装置22の係数として入力しておく。構造物3は電磁石
15によって加振することができる。
The structure 3 vibrates due to the surrounding flow 2, and its movement is measured by the displacement meter 6 and the accelerometer 16. The structure 3 is fixed by a flexible support bar 4. The weight of the structure 3, the rigidity and damping of the flexible support bar, and the vibration characteristics of the virtual structure to be realized, which are the vibration characteristics of the structure 3, are input as coefficients of the control device 22. The structure 3 can be excited by the electromagnet 15.

【0041】この装置では、構造物3の振動変位、振動
加速度を測定し、振動変位は微分器を通して振動速度に
も変換し、構造物3の剛性、減衰、剛性の振動特性と、
実現したい仮想の構造物の振動特性を比較し、補正すべ
き慣性力、すなわち振動加速度と質量の積と、補正すべ
き減衰力、すなわち振動速度と減衰の積と、補正すべき
復元力、すなわち振動変位と剛性の積を算出して、電磁
石15の加振力がその和になるように制御する。
In this apparatus, the vibration displacement and vibration acceleration of the structure 3 are measured, and the vibration displacement is also converted into a vibration speed through a differentiator.
By comparing the vibration characteristics of the virtual structure to be realized, the inertial force to be corrected, that is, the product of the vibration acceleration and the mass, and the damping force to be corrected, that is, the product of the vibration speed and the damping, and the restoring force to be corrected, that is, The product of the vibration displacement and the rigidity is calculated, and control is performed so that the exciting force of the electromagnet 15 becomes the sum thereof.

【0042】図4は本実施の第2形態に係る制御ブロッ
ク図であり、図4により制御装置22の制御フローを説
明する。構造物3の変位および加速度を変位計6および
加速度計16によって計測する。変位計6の信号は微分
器23によって振動速度の信号にも変換する。慣性力補
正演算部22−1においては、実際の構造物の質量と実
現すべき仮想の構造物の質量の差である補正質量に計測
された加速度を掛けることにより補正すべき慣性力、す
なわち加速度と補正質量の積を出力する。
FIG. 4 is a control block diagram according to the second embodiment. The control flow of the control device 22 will be described with reference to FIG. The displacement and acceleration of the structure 3 are measured by the displacement meter 6 and the accelerometer 16. The signal of the displacement meter 6 is also converted by the differentiator 23 into a signal of the vibration velocity. In the inertial force correction calculation unit 22-1, the inertial force to be corrected by multiplying the measured mass by the corrected mass, which is the difference between the mass of the actual structure and the mass of the virtual structure to be realized, that is, the acceleration And the corrected mass.

【0043】減衰力補正演算部22−2においては、実
際の構造物の減衰と実現すべき仮想の構造物の減衰の差
である補正減衰に出力された速度を掛けることにより補
正すべき減衰力、すなわち速度と補正減衰の積を出力す
る。
In the damping force correction calculating section 22-2, the damping force to be corrected by multiplying the corrected damping which is the difference between the damping of the actual structure and the damping of the virtual structure to be realized by the output speed. That is, the product of the speed and the correction attenuation is output.

【0044】復元力補正演算部22−3においては、実
際の構造物の剛性と実現すべき仮想の構造物の剛性の差
である補正剛性に計測された変位を掛けることにより補
正すべき復元力、すなわち変位と補正剛性の積を出力す
る。
In the restoring force correction calculating section 22-3, the restoring force to be corrected by multiplying the corrected rigidity, which is the difference between the rigidity of the actual structure and the rigidity of the virtual structure to be realized, by the measured displacement. That is, the product of the displacement and the corrected rigidity is output.

【0045】このときにはあらかじめ構造物3および実
現したい仮想の構造物の振動特性である重量、柔支持棒
の剛性や減衰は制御装置22内に係数データ24として
入力しておく。そして、求められた慣性力と減衰力と復
元力の和を加振力として加振力信号発生器25から出力
し、電磁石15を動かす。
At this time, the weight, the rigidity and the damping of the soft support rod, which are the vibration characteristics of the structure 3 and the virtual structure to be realized, are input as coefficient data 24 into the control device 22 in advance. Then, the sum of the determined inertial force, damping force, and restoring force is output from the exciting force signal generator 25 as an exciting force, and the electromagnet 15 is moved.

【0046】図5は本発明の実施の第3形態に係る流動
振動実験装置であり、(a)が全体の構成図、(b)が
そのA部拡大図である。図5において、本実施の第3形
態は、流路壁1、流れ2、構造物3、変位計6、加速度
計16、柔支持棒4の働きと構成は図3の実施の第2形
態と同様である。本第3形態の特徴は、構造物3に設け
られた圧電アクチュエータ17等のアクチュエータ21
によって流路の形状を変えることができる点にある。
FIGS. 5A and 5B show a flow vibration experiment apparatus according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5A is an overall configuration diagram, and FIG. In FIG. 5, a third embodiment of the present invention is different from the second embodiment of FIG. 3 in the function and configuration of the flow path wall 1, the flow 2, the structure 3, the displacement gauge 6, the accelerometer 16, and the flexible support rod 4. The same is true. The feature of the third embodiment is that the actuator 21 such as the piezoelectric actuator 17 provided on the structure 3 is used.
Thus, the shape of the flow path can be changed.

【0047】本実施の第3形態における装置では、図4
に示す制御ブロックと基本的に同じであり、構造物3の
振動変位、振動加速度を測定し、振動変位は微分器23
を通して振動速度にも変換し、構造物3の剛性、減衰、
剛性の振動特性と、実現したい仮想の構造物の振動特性
を比較し、補正すべき慣性力、すなわち振動加速度と質
量の積と、補正すべき減衰力、すなわち振動速度と減衰
の積と、補正すべき復元力、すなわち振動変位と剛性の
積を算出する。この算出した信号によりアクチュエータ
21による流路形状を変更することによって変わる流れ
による力、いわゆる流体力が補正すべき慣性力、減衰
力、復元力の和になるように制御する。
In the apparatus according to the third embodiment, FIG.
Is basically the same as the control block shown in FIG.
Also converts the vibration speed through the stiffness, damping,
The rigid vibration characteristics and the vibration characteristics of the virtual structure to be realized are compared, and the inertial force to be corrected, that is, the product of the vibration acceleration and the mass, and the damping force to be corrected, that is, the product of the vibration speed and the damping, and the correction. The restoring force to be obtained, that is, the product of the vibration displacement and the rigidity is calculated. Based on the calculated signal, the control is performed so that the force due to the flow that is changed by changing the flow path shape by the actuator 21, that is, the so-called fluid force becomes the sum of the inertial force, the damping force, and the restoring force to be corrected.

【0048】なお、上記の実施の第3形態においては、
流路形状を変えたときに流れによる力、すなわち流体力
をあらかじめ測定しておき、この流路形状と流体力の関
係を制御装置22に入力し記憶させておく。上記の制御
フローは実施の第2形態で説明した図4と基本的には同
じであり、電磁石15の代わりに、アクチュエータ21
に置き換えれば良いので詳しい説明は省略する。
In the third embodiment described above,
When the flow path shape is changed, the force due to the flow, that is, the fluid force is measured in advance, and the relationship between the flow path shape and the fluid force is input to the control device 22 and stored. The above control flow is basically the same as FIG. 4 described in the second embodiment, and instead of the electromagnet 15, the actuator 21
Therefore, detailed description is omitted.

【0049】図6は本発明の実施の第4形態に係る流動
振動実験装置の構成図である。図6において、本実施の
第4形態は流路壁1、流れ2、構造物3、変位計6、加
速度計16、柔支持棒4の働きと構成は図3と同様であ
る。本第4形態の特徴は、流体として電気粘性流体18
を使用する。この電気粘性流体18は電圧をかけると流
体の粘性を変えることができるものである。そこで、構
造物3と流路壁1の両側にそれぞれ−電極20と+電極
19を設置しておき、電気粘性流体18に電圧をかける
ことができるようにしておく。
FIG. 6 is a block diagram of a flow vibration experiment apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. 6, in the fourth embodiment, the functions and configurations of the flow path wall 1, the flow 2, the structure 3, the displacement gauge 6, the accelerometer 16, and the flexible support bar 4 are the same as those in FIG. The feature of the fourth embodiment is that an electrorheological fluid 18 is used as the fluid.
Use The electrorheological fluid 18 can change the viscosity of the fluid when a voltage is applied. Therefore, a negative electrode 20 and a positive electrode 19 are provided on both sides of the structure 3 and the flow path wall 1, respectively, so that a voltage can be applied to the electrorheological fluid 18.

【0050】上記の構成において、構造物3が動いてい
るとき、構造物3の振動速度と流体の粘性の積に流路形
状等で決まるある係数を掛けた力が構造物3に加わる。
従って、電気粘性流体18の粘性を変えることにより構
造物3に加わる力を変えることができる。
In the above configuration, when the structure 3 is moving, a force obtained by multiplying the product of the vibration speed of the structure 3 and the viscosity of the fluid by a certain coefficient determined by the shape of the flow path is applied to the structure 3.
Therefore, the force applied to the structure 3 can be changed by changing the viscosity of the electrorheological fluid 18.

【0051】本実施の第4形態の装置では、図4に示す
制御ブロックと基本的に同じであり、構造物3の振動変
位、振動加速度を測定し、振動変位は微分器23を通し
て振動速度にも変換し、構造物の剛性、減衰、剛性の振
動特性と、実現したい仮想の構造物の振動特性を比較
し、補正すべき慣性力、すなわち振動加速度と質量の積
と、補正すべき減衰力、すなわち振動速度と減衰の積
と、補正すべき復元力、すなわち振動変位と剛性の積を
算出する。この算出した信号により電気粘性流体18に
電極19,20を介して電圧をかけたときに構造物3に
加わる力が慣性力と減衰力と復元力の和になるように制
御する。
The apparatus according to the fourth embodiment is basically the same as the control block shown in FIG. 4, and measures the vibration displacement and the vibration acceleration of the structure 3. The vibration characteristics of the rigidity, damping, and rigidity of the structure are compared with the vibration characteristics of the virtual structure to be realized, and the inertial force to be corrected, that is, the product of the vibration acceleration and the mass, and the damping force to be corrected That is, the product of the vibration speed and the damping and the restoring force to be corrected, that is, the product of the vibration displacement and the rigidity are calculated. Based on the calculated signal, control is performed such that the force applied to the structure 3 when a voltage is applied to the electrorheological fluid 18 via the electrodes 19 and 20 is the sum of the inertial force, the damping force, and the restoring force.

【0052】なお、上記の実施の第4形態においては、
電気粘性流体18に加える電圧と構造物3に加わる力の
関係はあらかじめ求めておき、その関係はあらかじめ制
御装置22に入力し記憶させておく。上記の制御フロー
は実施の第2形態で説明した図4と基本的には同じであ
り、電磁石15の代わりに電磁19,20に加わる電圧
を制御するものであり、その他は前述のように同じであ
るので説明は省略する。
In the fourth embodiment,
The relationship between the voltage applied to the electrorheological fluid 18 and the force applied to the structure 3 is determined in advance, and the relationship is input to the control device 22 and stored in advance. The above control flow is basically the same as that in FIG. 4 described in the second embodiment, and controls the voltage applied to the electromagnetics 19 and 20 instead of the electromagnet 15, and the other components are the same as described above. Therefore, the description is omitted.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
の(1)においては、構造物を振動させる加振器、前述
構造物にかかる荷重を測定する荷重計、前記構造物の変
位を測定する変位計、及びこの荷重計と変位計の測定し
た信号を入力し、あらかじめ入力しておいた実現したい
仮想の構造物の振動特性データとから実現したい仮想の
構造物の振動変位を算出し、この算出した振動変位とな
るように加振器を制御する制御装置を備えた構成として
いるので、次のような効果を奏する。
As described above, according to (1) of the present invention, a vibrator for vibrating a structure, a load meter for measuring a load applied to the structure, and a displacement of the structure. , And the signals measured by the load cell and the displacement meter are input, and the vibration displacement of the virtual structure to be realized is calculated from the previously input vibration characteristic data of the virtual structure to be realized. However, since the configuration is provided with the control device that controls the vibrator so that the calculated vibration displacement is obtained, the following effects are obtained.

【0054】(1−1)構造物の振動特性を制御装置の
係数の設定だけで調節することができる。従って、構造
物の重量や柔支持棒の剛性や減衰などを変更する場合に
は実験装置を解体して構造物を取り替える必要がなく、
制御装置の中の係数の変更で容易に対応することができ
るので、実験装置を解体、構造物の取り替え、実験装置
の再組立に要する手間と時間と費用を無くす効果を有す
る。
(1-1) The vibration characteristics of the structure can be adjusted only by setting the coefficient of the control device. Therefore, when changing the weight of the structure or the rigidity or damping of the soft support rod, there is no need to dismantle the experimental device and replace the structure,
Since it is possible to easily respond by changing the coefficient in the control device, there is an effect that the labor, time and cost required for dismantling the experimental device, replacing the structure, and reassembling the experimental device are eliminated.

【0055】(1−2)また、実際の流体と異なる流体
を用いて実験する場合にも、実現したい仮想の構造物の
特性を決定する制御装置の中の係数を調節することによ
り相似則を満足する実験を行うことのできる効果を有す
る。
(1-2) Even when an experiment is performed using a fluid different from the actual fluid, the similarity rule can be obtained by adjusting the coefficient in the control device that determines the characteristics of the virtual structure to be realized. This has the effect that a satisfactory experiment can be performed.

【0056】本発明の(2)においては、構造物を振動
させる加振手段、前記構造物の加速度を測定する加速度
計、前記構造物の振動変位を測定する変位計、及びこれ
ら加速度計と変位計との信号を入力し、変位計の信号か
ら微分器で振動速度を求め、あらかじめ入力した前記構
造物の重量、減衰、剛性の振動特性データと実現したい
仮想の構造物の振動特性データとを比較し、両特性デー
タの差に基づいて前記入力した構造物の振動変位、前記
求めた振動速度、前記入力した振動加速度から補正する
慣性力、減衰力、復元力をそれぞれ算出し、それら算出
値の和を求めてその信号により前記構造物に加振力を加
えるように前記加振手段を制御する制御装置を備えた構
成としたので、次のような効果を奏する。
In (2) of the present invention, the vibration means for vibrating the structure, the accelerometer for measuring the acceleration of the structure, the displacement meter for measuring the vibration displacement of the structure, and the accelerometer and the displacement Input the signal with the gauge, calculate the vibration speed with the differentiator from the signal of the displacement meter, and calculate the weight, damping and rigidity vibration characteristic data of the structure and the vibration characteristic data of the virtual structure to be realized in advance. Then, based on the difference between the two characteristic data, the input vibration displacement of the structure, the calculated vibration speed, and the inertia force, damping force, and restoring force corrected from the input vibration acceleration are calculated, and the calculated values are calculated. And a control device that controls the vibrating means so as to apply a vibrating force to the structure based on the signal from the sum is obtained.

【0057】(2−1)上記(1)の発明と同様に変位
計を備え、更に加速度計も付加し、制御装置で補正すべ
き慣性力、減衰力及び復元力を演算し、それらの和によ
り高精度の演算で加振手段を制御するので、上記(1−
1)及び(1−2)と同じ効果を奏することができ、実
験装置の再組立の手間、時間及び費用をなくし、流動振
動実験装置の信頼性を一層向上することができる。
(2-1) A displacement meter is provided in the same manner as in the above invention (1), and an accelerometer is further added. The controller calculates the inertial force, damping force and restoring force to be corrected, and sums them. Control the vibrating means with high-precision calculation,
The same effects as 1) and (1-2) can be obtained, and the labor, time and cost for reassembling the experimental device can be eliminated, and the reliability of the flow vibration experimental device can be further improved.

【0058】(2−2)変位計及び加速度計の信号を入
力し、かつ必要な振動データを係数として入力してお
き、データの変更のみで、補正すべき慣性力、減衰力、
復元力を演算してそれら信号に基づいて制御手段で構造
物を正確に所望の振動特性に制御できるので実験装置の
精度と信頼性が向上する。
(2-2) The signals of the displacement meter and the accelerometer are input, and necessary vibration data are input as coefficients, and the inertia force and damping force to be corrected can be corrected only by changing the data.
Since the restoring force is calculated and the control means can accurately control the structure to a desired vibration characteristic based on the signals, the accuracy and reliability of the experimental apparatus are improved.

【0059】本発明の(3)においては、上記(2)の
発明において、加振手段を圧電素子等のアクチュエータ
とした構成により、上記の(2−1)及び(2−2)の
効果に加えて、流路の形状をアクチュエータにより変え
ることができるので、流路の形状を変えた条件の実験を
行うときにも、アクチュエータを動かすだけで変更でき
るため、実験装置を解体、流路の変更、実験装置の再組
立に要する手間と時間と費用を無くすることができる。
According to (3) of the present invention, the effect of (2-1) and (2-2) described above is achieved by using a configuration in which the vibrating means is an actuator such as a piezoelectric element in the invention of (2). In addition, since the shape of the flow path can be changed by the actuator, it is possible to change the shape of the flow path by simply moving the actuator, even when performing experiments under different conditions. In addition, the labor, time and cost required for reassembly of the experimental apparatus can be eliminated.

【0060】本発明の(4)においては、上記(2)の
発明において、加振手段として電気粘性流体を用いると
共に構造物と流路壁との間に電極を設けた構成としたの
で、上記の(2−1)及び(2−2)の効果に加えて電
気粘性流体に加える電圧を変えるだけで流体の粘性を変
えることができ、流体の粘性のみを変えた条件の実験を
行うことが可能となる効果を有する。ふつうの流体を用
いて実験する場合で、流体の粘性を変更する場合には、
流体の種類を変更することになるが、流体の種類を変え
ると粘性だけでなく流体の密度も変わるため、粘性のみ
を変えることが不可能である。本発明の(4)では流体
の粘度のみを容易に変えることができる。
In (4) of the present invention, in the above-mentioned invention of (2), an electrorheological fluid is used as the vibration means and an electrode is provided between the structure and the flow path wall. In addition to the effects of (2-1) and (2-2) above, the viscosity of the fluid can be changed only by changing the voltage applied to the electrorheological fluid. Has the effect that becomes possible. When experimenting with a normal fluid and changing the viscosity of the fluid,
Although the type of the fluid is changed, if the type of the fluid is changed, not only the viscosity but also the density of the fluid is changed, so that it is impossible to change only the viscosity. In (4) of the present invention, only the viscosity of the fluid can be easily changed.

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

【図1】本発明の実施の第1形態に係る流動振動実験装
置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a flow vibration experiment device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の第1形態に係る流動振動実験装
置の制御ブロック図である。
FIG. 2 is a control block diagram of the flow vibration experiment device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の第2形態に係る流動振動実験装
置の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a flow vibration experiment device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の第2形態に係る流動振動実験装
置の制御ブロック図である。
FIG. 4 is a control block diagram of a flow vibration experiment device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の第3形態に係る流動振動実験装
置を示し、(a)は構成図、(b)は(a)のA部拡大
図である。
5A and 5B show a flow vibration experiment apparatus according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a configuration diagram, and FIG. 5B is an enlarged view of a portion A of FIG.

【図6】本発明の実施の第4形態に係る流動振動実験装
置の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a flow vibration experiment device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】従来の流動振動実験装置の一例を示す概念図で
ある。
FIG. 7 is a conceptual diagram showing an example of a conventional flow vibration experiment device.

【図8】加振器を用いた従来の流動振動実験装置の一例
を示す概念図である。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing an example of a conventional flow vibration experiment device using a vibrator.

【図9】加振器を用いた従来の構造物の内部流れによる
流動振動実験装置の一例を示す側面図である。
FIG. 9 is a side view showing an example of a conventional flow vibration experiment device using an internal flow of a structure using a vibrator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 流路壁 2 流れ 3 構造物 6 変位計 7 加振器 10 剛支持棒 11 荷重計 12,22,32,42 制御装置 13 サーボアンプ 14 係数データ 15 電磁石 16 加速度計 17 圧電アクチュエータ 18 電気粘性流体 19 +電極 20 −電極 21 アクチュエータ 23 微分器 24 係数データ 25 加振力信号発生器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow path wall 2 Flow 3 Structure 6 Displacement meter 7 Exciter 10 Rigid support rod 11 Load meter 12, 22, 32, 42 Control device 13 Servo amplifier 14 Coefficient data 15 Electromagnet 16 Accelerometer 17 Piezoelectric actuator 18 Electro-rheological fluid 19 + electrode 20 -electrode 21 actuator 23 differentiator 24 coefficient data 25 excitation force signal generator

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体の流路で流れを受ける構造物を振動
させる加振器と;前記構造物にかかる荷重を測定する荷
重計と;前記構造物の振動変位を測定する変位計と;前
記荷重計と変位計との信号を入力し、前記構造物の流れ
による流体力を求め、この流体力とあらかじめ入力した
実現したい仮想の構造物の振動特性データとから実現し
たい仮想の構造物の振動変位を算出し、その算出した振
動変位と前記変位計で測定した振動変位とが一致するよ
うに前記加振器の振動を制御する制御装置を備えたこと
を特徴とする流動振動実験装置。
A vibrator for vibrating a structure receiving a flow in a fluid flow path; a load meter for measuring a load applied to the structure; a displacement meter for measuring a vibration displacement of the structure; The signals of the load meter and the displacement meter are input, the fluid force due to the flow of the structure is obtained, and the vibration of the virtual structure to be realized is obtained from the fluid force and the vibration characteristic data of the virtual structure to be realized which is input in advance. A flow vibration experiment apparatus, comprising: a controller that calculates a displacement and controls the vibration of the vibrator so that the calculated vibration displacement matches the vibration displacement measured by the displacement meter.
【請求項2】 流体の流路で流れを受ける構造物を振動
させる加振手段と;前記構造物の加速度を測定する加速
度計と;前記構造物の振動変位を測定する変位計と;前
記加速度計と変位計との信号を入力し、同変位計の信号
から微分器で振動速度を求め、あらかじめ入力した前記
構造物の重量、減衰、剛性の振動特性データと実現した
い仮想の構造物の振動特性データとを比較し、両特性デ
ータの差に基づいて前記入力した構造物の振動変位、前
記求めた振動速度、前記入力した振動加速度から補正す
べき慣性力、減衰力、復元力をそれぞれ算出し、それら
算出値の和を求めてその信号により前記構造物に加振力
を加えるように前記加振手段を制御する制御装置とを備
えたことを特徴とする流動振動実験装置。
2. Vibration means for vibrating a structure which receives a flow in a fluid flow path; an accelerometer for measuring acceleration of the structure; a displacement meter for measuring vibration displacement of the structure; Input the signals of the displacement meter and the displacement meter, calculate the vibration speed with the differentiator from the signal of the displacement meter, and pre-input the vibration characteristic data of the weight, damping and rigidity of the structure and the vibration of the virtual structure to be realized. Comparing the characteristic data and calculating the inertial force, damping force, and restoring force to be corrected from the input vibration displacement of the structure, the obtained vibration speed, and the input vibration acceleration based on the difference between the two characteristic data. And a control device for controlling the vibrating means so as to apply a vibrating force to the structure based on a signal obtained from the sum of the calculated values.
【請求項3】 前記加振手段は、圧電素子等のアクチュ
エータよりなり、アクチュエータにより前記流体の流路
を変えて前記構造物に流入する流量を制御し、前記構造
物に加振力を加えることを特徴とする請求項2記載の流
動振動実験装置。
3. The vibrating means includes an actuator such as a piezoelectric element, and controls a flow rate of the fluid flowing into the structure by changing a flow path of the fluid by the actuator to apply a vibrating force to the structure. The flow vibration experiment apparatus according to claim 2, characterized in that:
【請求項4】 前記加振手段として前記流体に電気粘性
流体を用いると共に、前記構造物と前記流路壁との両側
に電極を備えた構成とすることにより、前記構造物に加
振力を加えることを特徴とする請求項2記載の流動振動
実験装置。
4. A structure in which an electrorheological fluid is used as the fluid as the vibration means and electrodes are provided on both sides of the structure and the flow path wall, so that a vibration force is applied to the structure. The flow vibration experiment apparatus according to claim 2, wherein the apparatus is added.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008248883A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 General Electric Co <Ge> Method and device for monitoring valve assembly of steam turbine
JP2010151772A (en) * 2008-11-21 2010-07-08 Kokusai Keisokki Kk Vibration testing device
JP2011137644A (en) * 2009-12-25 2011-07-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Flow force measuring device

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