JPH11337402A - 統計的エネルギー解析方法 - Google Patents
統計的エネルギー解析方法Info
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- JPH11337402A JPH11337402A JP10144173A JP14417398A JPH11337402A JP H11337402 A JPH11337402 A JP H11337402A JP 10144173 A JP10144173 A JP 10144173A JP 14417398 A JP14417398 A JP 14417398A JP H11337402 A JPH11337402 A JP H11337402A
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- subsystem
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Abstract
(57)【要約】
【課題】構造物を複数のサブシステムに分割し、各サブ
システムの振動・騒音解析を行うための統計的エネルギ
ー解析方法において、サブシステムの分割を最適に行
う。 【解決手段】任意に分割された各サブシステム内の複数
点で順次加算するとともに各加算時にその構造物の振動
速度を複数点で順次測定し、この測定した振動速度から
自乗振動速度を求め、各サブシステム内での全自乗振動
速度の加算平均値を求め、隣接するサブシステム間の該
加算平均値の差が平均値を越えているか否かによりそれ
ぞれ別のサブシステムか同一のサブシステムかを判定す
る。
システムの振動・騒音解析を行うための統計的エネルギ
ー解析方法において、サブシステムの分割を最適に行
う。 【解決手段】任意に分割された各サブシステム内の複数
点で順次加算するとともに各加算時にその構造物の振動
速度を複数点で順次測定し、この測定した振動速度から
自乗振動速度を求め、各サブシステム内での全自乗振動
速度の加算平均値を求め、隣接するサブシステム間の該
加算平均値の差が平均値を越えているか否かによりそれ
ぞれ別のサブシステムか同一のサブシステムかを判定す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は統計的エネルギー解
析方法に関し、特に構造物を複数のサブシステムに分割
し、各サブシステムの振動・騒音解析を行うための統計
的エネルギー解析方法（Statistical Energy Analysi
s；以下、単にＳＥＡ法という）に関するものである。
析方法に関し、特に構造物を複数のサブシステムに分割
し、各サブシステムの振動・騒音解析を行うための統計
的エネルギー解析方法（Statistical Energy Analysi
s；以下、単にＳＥＡ法という）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】振動・騒音解析の一手法であるＳＥＡ法
は、対象とする構造を複数のサブシステム（要素）に分
割し、各サブシステム間のエネルギーバランスによって
分割したサブシステムの振動・騒音解析を行う手法とし
て従来より知られている（例えば、「自動車技術」Vol.
47, No.6, 1993年号）。
は、対象とする構造を複数のサブシステム（要素）に分
割し、各サブシステム間のエネルギーバランスによって
分割したサブシステムの振動・騒音解析を行う手法とし
て従来より知られている（例えば、「自動車技術」Vol.
47, No.6, 1993年号）。
【０００３】ここで取り扱うエネルギーとは、構造系要
素の場合、そのサブシステムの質量Ｍと振動・騒音時の
振動速度（或いは音圧）の自乗（以下、自乗振動速度と
いう）Ｖ2とを乗じたものであり、下記の式（１）で与
えられる。 Ｅ＝ＭＶ2 ・・・式（１）
素の場合、そのサブシステムの質量Ｍと振動・騒音時の
振動速度（或いは音圧）の自乗（以下、自乗振動速度と
いう）Ｖ2とを乗じたものであり、下記の式（１）で与
えられる。 Ｅ＝ＭＶ2 ・・・式（１）
【０００４】また、上記のエネルギーＥとパワーの変換
については、下記の式（２）の関係が成り立つ。 Ｐdi＝ωηiＥi ・・・式（２） ここで、Ｐdiはサブシステムｉからの時間平均散逸パワ
ー、ωは振動周波数帯域の中心角周波数、ηiはサブシ
ステムｉの内部損失率、Ｅiはサブシステムｉの時間平
均総エネルギーである。
については、下記の式（２）の関係が成り立つ。 Ｐdi＝ωηiＥi ・・・式（２） ここで、Ｐdiはサブシステムｉからの時間平均散逸パワ
ー、ωは振動周波数帯域の中心角周波数、ηiはサブシ
ステムｉの内部損失率、Ｅiはサブシステムｉの時間平
均総エネルギーである。
【０００５】また、図４に示すような二つのサブシステ
ムｉとｊから構成されたＳＥＡ全系モデルの例において
は、ある入力パワーが作用した時の各サブシステムのエ
ネルギーを求めるためには、下記の式（３）で示される
エネルギー平衡式を用いればよい。 Ｐi＝Ｐdi＋Ｐij−Ｐji ・・・式（３）
ムｉとｊから構成されたＳＥＡ全系モデルの例において
は、ある入力パワーが作用した時の各サブシステムのエ
ネルギーを求めるためには、下記の式（３）で示される
エネルギー平衡式を用いればよい。 Ｐi＝Ｐdi＋Ｐij−Ｐji ・・・式（３）
【０００６】すなわち、Ｐiはサブシステムｉへの時間
平均入力パワー、Ｐdiはサブシステムｉで消費される
（散逸する）パワー、Ｐijはサブシステムｉからサブシ
ステムｊへの時間平均伝達パワー、Ｐjiはサブシステム
ｊからサブシステムｉへ伝達されるパワーをそれぞれ示
している。サブシステムｊについては、式（３）におけ
るｉをｊとし、ｉｊをｊｉとすれば同様にしてＰjが求
められる。
平均入力パワー、Ｐdiはサブシステムｉで消費される
（散逸する）パワー、Ｐijはサブシステムｉからサブシ
ステムｊへの時間平均伝達パワー、Ｐjiはサブシステム
ｊからサブシステムｉへ伝達されるパワーをそれぞれ示
している。サブシステムｊについては、式（３）におけ
るｉをｊとし、ｉｊをｊｉとすれば同様にしてＰjが求
められる。
【０００７】上記の式（３）はパワーＰで表されてお
り、これは式（２）によりエネルギーＥで表すことがで
きる。さらに、このエネルギーＥは式（１）により構造
物の振動速度（或いは音圧）Ｖによって与えられるた
め、この手法によって振動・騒音解析を行うことが可能
となる。
り、これは式（２）によりエネルギーＥで表すことがで
きる。さらに、このエネルギーＥは式（１）により構造
物の振動速度（或いは音圧）Ｖによって与えられるた
め、この手法によって振動・騒音解析を行うことが可能
となる。
【０００８】従来の振動・騒音解析手法としては、上記
のＳＥＡ法の他にＦＥＭ（有限要素法）などがあるが、
モード密度が高く且つ各々のモードのオーバーラップが
大きくなるような中／高周波領域では精度の良いモード
分離が不可能となり理論的に解析が困難である。
のＳＥＡ法の他にＦＥＭ（有限要素法）などがあるが、
モード密度が高く且つ各々のモードのオーバーラップが
大きくなるような中／高周波領域では精度の良いモード
分離が不可能となり理論的に解析が困難である。
【０００９】これに対し、ＳＥＡ法は振動・騒音をエネ
ルギーとして捉え、統計的処理を行うためモード分離が
困難な中／高周波領域に対しても精度の良い振動・騒音
解析が可能である。
ルギーとして捉え、統計的処理を行うためモード分離が
困難な中／高周波領域に対しても精度の良い振動・騒音
解析が可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のＳＥＡ法では、
振動・騒音解析の対象となる全系をサブシステムに分割
する必要があるが、現在のところ、車両のような複雑な
構造物に対してどのようなサブシステムに分割すべきか
という明確な判断基準が無いため、任意に分割するだけ
であり最終的な解析精度に問題があった。
振動・騒音解析の対象となる全系をサブシステムに分割
する必要があるが、現在のところ、車両のような複雑な
構造物に対してどのようなサブシステムに分割すべきか
という明確な判断基準が無いため、任意に分割するだけ
であり最終的な解析精度に問題があった。
【００１１】したがって本発明は、構造物を複数のサブ
システムに分割し、各サブシステムの振動・騒音解析を
行うための統計的エネルギー解析方法において、サブシ
ステムの分割を最適に行うことを目的とする。
システムに分割し、各サブシステムの振動・騒音解析を
行うための統計的エネルギー解析方法において、サブシ
ステムの分割を最適に行うことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る統計的エネルギー解析方法において
は、任意に分割された各サブシステム内の複数点で順次
加振し、各加振時に該構造物の振動速度を複数点で順次
測定し、各サブシステム内で測定した各振動速度から、
各自乗振動速度の加算平均値を求め、隣接するサブシス
テム間の該加算平均値の差が閾値を越えているか否かに
よりそれぞれ別のサブシステムか同一のサブシステムか
を判定する、ことを特徴としている。
め、本発明に係る統計的エネルギー解析方法において
は、任意に分割された各サブシステム内の複数点で順次
加振し、各加振時に該構造物の振動速度を複数点で順次
測定し、各サブシステム内で測定した各振動速度から、
各自乗振動速度の加算平均値を求め、隣接するサブシス
テム間の該加算平均値の差が閾値を越えているか否かに
よりそれぞれ別のサブシステムか同一のサブシステムか
を判定する、ことを特徴としている。
【００１３】すなわち、まず、構造物を任意の複数のサ
ブシステムに分割し、各サブシステム内で加振する。こ
の加振動作は複数点で順次行い、各加振時にはその構造
物の振動速度を測定する。この振動速度の測定も複数点
で順次行う。
ブシステムに分割し、各サブシステム内で加振する。こ
の加振動作は複数点で順次行い、各加振時にはその構造
物の振動速度を測定する。この振動速度の測定も複数点
で順次行う。
【００１４】そして、測定した各振動速度を自乗した自
乗振動速度を更に複数点について求め、各サブシステム
内の全自乗振動速度の加算平均値を求める。
乗振動速度を更に複数点について求め、各サブシステム
内の全自乗振動速度の加算平均値を求める。
【００１５】このようにして、各サブシステムにおいて
求めた自乗振動速度の加算平均値を隣接するサブシステ
ム同士で比較する。この結果、両者の加算平均値の差が
閾値を越えていないときは振動速度が実質的に同じな同
一サブシステムとして判定し、閾値を越えているときに
は別のサブシステムと判定する。
求めた自乗振動速度の加算平均値を隣接するサブシステ
ム同士で比較する。この結果、両者の加算平均値の差が
閾値を越えていないときは振動速度が実質的に同じな同
一サブシステムとして判定し、閾値を越えているときに
は別のサブシステムと判定する。
【００１６】このようにして、隣合ったサブシステム間
で閾値の範囲で自乗振動速度が同じである場所を同一の
サブシステムと見做すことにより、より正確なサブシス
テムの分割が可能となる。なお、上記の加振動作は、ハ
ンマー又は音圧印加手段によって行うことができる。
で閾値の範囲で自乗振動速度が同じである場所を同一の
サブシステムと見做すことにより、より正確なサブシス
テムの分割が可能となる。なお、上記の加振動作は、ハ
ンマー又は音圧印加手段によって行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る統計的エネル
ギー解析方法に使用される構造物のサブシステム分割例
を示したもので、この例では、三つのサブシステムＳＳ
１〜ＳＳ３に分割された構造物を用いている。
ギー解析方法に使用される構造物のサブシステム分割例
を示したもので、この例では、三つのサブシステムＳＳ
１〜ＳＳ３に分割された構造物を用いている。
【００１８】そして、各サブシステムにおいては、サブ
システムＳＳ３に例示するように、構造物の力の入力点
と仮定される×印の加振点〜に対して、測定点(1)
〜(5)が予め設定されている。但し、このような加振点
及び測定点は一例であり、それぞれできるだけ多くの加
振点及び測定点を設ければより正確なサブシステムの分
割が可能となる。
システムＳＳ３に例示するように、構造物の力の入力点
と仮定される×印の加振点〜に対して、測定点(1)
〜(5)が予め設定されている。但し、このような加振点
及び測定点は一例であり、それぞれできるだけ多くの加
振点及び測定点を設ければより正確なサブシステムの分
割が可能となる。
【００１９】図２には、図１に示した構造物におけるサ
ブシステムＳＳ３のみを取り出してサブシステムの分割
を行う統計的エネルギー解析方法を実現するシステムの
実施例が示されており、この例では、加振点に対して
ハンマー１０により加振した時、振動速度センサ１１に
よって測定点(1)で測定された振動速度信号がＦＦＴア
ナライザー１２に送られるようになっている。そして、
ＦＦＴアナライザー１２の出力信号は演算装置１３を介
して判定結果として得られるようになっている。
ブシステムＳＳ３のみを取り出してサブシステムの分割
を行う統計的エネルギー解析方法を実現するシステムの
実施例が示されており、この例では、加振点に対して
ハンマー１０により加振した時、振動速度センサ１１に
よって測定点(1)で測定された振動速度信号がＦＦＴア
ナライザー１２に送られるようになっている。そして、
ＦＦＴアナライザー１２の出力信号は演算装置１３を介
して判定結果として得られるようになっている。
【００２０】図３は、図２に示した実施例の動作手順を
示したフローチャートであり、この図３を参照して本発
明に係る統計的エネルギー解析方法の実施例を以下に説
明する。
示したフローチャートであり、この図３を参照して本発
明に係る統計的エネルギー解析方法の実施例を以下に説
明する。
【００２１】まず、構造物を図１に示したように任意の
サブシステムに分割しておく（ステップＳ１）。あくま
で任意であるから適当でよい。だだし、上述のように加
振点及び測定点をできるだけ多く採ることが好ましいの
で、これに伴ってサブシステムの分割も細かく行うこと
が好ましい。
サブシステムに分割しておく（ステップＳ１）。あくま
で任意であるから適当でよい。だだし、上述のように加
振点及び測定点をできるだけ多く採ることが好ましいの
で、これに伴ってサブシステムの分割も細かく行うこと
が好ましい。
【００２２】そして、この構造物の力の入力点と仮定さ
れる５〜１０点を加振する（ステップＳ２）。図２の例
では加振点がハンマー１０によって加振される状態が
示されている。
れる５〜１０点を加振する（ステップＳ２）。図２の例
では加振点がハンマー１０によって加振される状態が
示されている。
【００２３】このようにして加振した時、振動速度セン
サ１１により５〜１０点のセンサ位置で振動速度Ｖを測
定する（ステップＳ３）。図２の例では測定点(1)のみ
の振動速度ＶがＦＦＴアナライザー１２に与えられるよ
うに示されている。
サ１１により５〜１０点のセンサ位置で振動速度Ｖを測
定する（ステップＳ３）。図２の例では測定点(1)のみ
の振動速度ＶがＦＦＴアナライザー１２に与えられるよ
うに示されている。
【００２４】ＦＦＴアナライザー１２においては、振動
速度センサ１１の出力信号を周波数成分（振動速度成
分）に変換した後、演算装置１３に与える。
速度センサ１１の出力信号を周波数成分（振動速度成
分）に変換した後、演算装置１３に与える。
【００２５】演算装置１３においては、各サブシステム
内での振動速度の自乗（自乗振動速度）Ｖ2を求めると
ともに、求めた全自乗振動速度Ｖ2の加振平均値Ｖ2 aを
演算する（ステップＳ４）。そして、演算装置１３で
は、各サブシステムについてステップＳ４の加算平均値
Ｖ2 aを演算し、隣接するサブシステム同士で自動振動速
度の加算平均値Ｖ2 aaを比較する。
内での振動速度の自乗（自乗振動速度）Ｖ2を求めると
ともに、求めた全自乗振動速度Ｖ2の加振平均値Ｖ2 aを
演算する（ステップＳ４）。そして、演算装置１３で
は、各サブシステムについてステップＳ４の加算平均値
Ｖ2 aを演算し、隣接するサブシステム同士で自動振動速
度の加算平均値Ｖ2 aaを比較する。
【００２６】そして、隣接するサブシステム同士の自乗
振動速度の加算平均値Ｖ2 aの差が閾値Ｔｈ以下か否かを
判定する（ステップＳ６）。この結果、自乗振動速度の
加算平均値Ｖ2 aの差が閾値Ｔｈ以下であった時には実質
的に振動速度が同じであるサブシステムと見做す（ステ
ップＳ７）が、自乗振動速度の加算平均値Ｖ2 aの差が閾
値Ｔｈ以上の場合には別々の異質なサブシステムと判定
する（ステップＳ８）。
振動速度の加算平均値Ｖ2 aの差が閾値Ｔｈ以下か否かを
判定する（ステップＳ６）。この結果、自乗振動速度の
加算平均値Ｖ2 aの差が閾値Ｔｈ以下であった時には実質
的に振動速度が同じであるサブシステムと見做す（ステ
ップＳ７）が、自乗振動速度の加算平均値Ｖ2 aの差が閾
値Ｔｈ以上の場合には別々の異質なサブシステムと判定
する（ステップＳ８）。
【００２７】尚、上記の実施例においては、加振点及び
測定点を５〜１０点程度選択したが、これに限らず各サ
ブシステム内を平均的にカバーするように選択すること
が好ましい。
測定点を５〜１０点程度選択したが、これに限らず各サ
ブシステム内を平均的にカバーするように選択すること
が好ましい。
【００２８】また、加振手段としてハンマーを用いた
が、サブシステムを振動させるのであれば、音圧印加手
段であってもよい。
が、サブシステムを振動させるのであれば、音圧印加手
段であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る統計
的エネルギー解析方法によれば、任意に分割された各サ
ブシステム内の複数点で順次加算するとともに各加算時
にその構造物の振動速度を複数点で順次測定し、この測
定した振動速度から自乗振動速度を求め、各サブシステ
ム内での全自乗振動速度の加算平均値を求め、隣接する
サブシステム間の該加算平均値の差が平均値を越えてい
るか否かによりそれぞれ別のサブシステムか同一のサブ
システムかを判定するように構成したので、複雑な構造
物に対してＳＥＡ法を用いる場合、ＳＥＡ法における解
析精度の鍵を握るモデル構築について要する時間が大幅
に短縮でき且つ解析精度の向上が期待できる効果があ
る。
的エネルギー解析方法によれば、任意に分割された各サ
ブシステム内の複数点で順次加算するとともに各加算時
にその構造物の振動速度を複数点で順次測定し、この測
定した振動速度から自乗振動速度を求め、各サブシステ
ム内での全自乗振動速度の加算平均値を求め、隣接する
サブシステム間の該加算平均値の差が平均値を越えてい
るか否かによりそれぞれ別のサブシステムか同一のサブ
システムかを判定するように構成したので、複雑な構造
物に対してＳＥＡ法を用いる場合、ＳＥＡ法における解
析精度の鍵を握るモデル構築について要する時間が大幅
に短縮でき且つ解析精度の向上が期待できる効果があ
る。
【図１】本発明に係る統計的エネルギー解析方法に用い
られる構造物のサブシステム分割例を示した概略斜視図
である。
られる構造物のサブシステム分割例を示した概略斜視図
である。
【図２】本発明に係る統計的エネルギー解析方法を実施
するためのシステム構成例を示した図である。
するためのシステム構成例を示した図である。
【図３】図２に示した本発明に係る統計的エネルギー解
析方法のシステム構成例の動作手順を示したフローチャ
ート図である。
析方法のシステム構成例の動作手順を示したフローチャ
ート図である。
【図４】従来からよく知られているＳＥＡ法による振動
・騒音解析のためのサブシステムの組み合わせ例を示し
たブロック図である。
・騒音解析のためのサブシステムの組み合わせ例を示し
たブロック図である。
【符号の説明】 ＳＳ１〜ＳＳ３ サブシステム 〜 加振点 (1)〜(5) 測定点 １０ ハンマー １１ 振動速度センサ １２ ＦＦＴアナライザー １３ 演算装置 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】構造物を複数のサブシステムに分割し、各
サブシステムの振動・騒音解析を行うための統計的エネ
ルギー解析方法において、 任意に分割された各サブシステム内の複数点で順次加振
し、各加振時に該構造物の振動速度を複数点で順次測定
し、 各サブシステム内で測定した各振動速度から、各自乗振
動速度の加算平均値を求め、 隣接するサブシステム間の該加算平均値の差が閾値を越
えているか否かによりそれぞれ別のサブシステムか同一
のサブシステムかを判定する、 ことを特徴とした統計的エネルギー解析方法。 - 【請求項２】請求項１において、 該加振が、ハンマー又は音圧印加手段によって行われる
ことを特徴とした統計的エネルギー解析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10144173A JPH11337402A (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 統計的エネルギー解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10144173A JPH11337402A (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 統計的エネルギー解析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337402A true JPH11337402A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15355914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10144173A Withdrawn JPH11337402A (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 統計的エネルギー解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11337402A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009162684A (ja) * | 2008-01-09 | 2009-07-23 | Univ Kanagawa | 振動解析方法 |
| JP2010108456A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Kanagawa Univ | 部分構造の最適化方法 |
| US10380276B2 (en) | 2015-02-06 | 2019-08-13 | Fujitsu Limited | Information processing apparatus that adjusts analysis model and method for adjusting analysis model |
| JP2019137298A (ja) * | 2018-02-14 | 2019-08-22 | 学校法人神奈川大学 | 回転体への入力パワー推定システム及び入力パワー推定方法、並びに、当接面状態判定システム及び移動体機器制御システム |
-
1998
- 1998-05-26 JP JP10144173A patent/JPH11337402A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009162684A (ja) * | 2008-01-09 | 2009-07-23 | Univ Kanagawa | 振動解析方法 |
| JP2010108456A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Kanagawa Univ | 部分構造の最適化方法 |
| US10380276B2 (en) | 2015-02-06 | 2019-08-13 | Fujitsu Limited | Information processing apparatus that adjusts analysis model and method for adjusting analysis model |
| JP2019137298A (ja) * | 2018-02-14 | 2019-08-22 | 学校法人神奈川大学 | 回転体への入力パワー推定システム及び入力パワー推定方法、並びに、当接面状態判定システム及び移動体機器制御システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |