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卒論

テーマ

ケーブルの腐食やクラックを考慮した固有振動解析(皆川)

   昨年度の山本の研究の続き.ケーブルの腐食方法やimpactの与え方などを変化させる.できればクラックやサグの解析も検討する(参考資料あり)
   昨年できなかった130mくらいの長いケーブルを要素分割し,衝撃を与えて,その固有振動モードや振動解析を行う.サグは新しく挑戦

参考資料

・山本さんの卒論

ケーブル腐食をくり抜くことで再現
腐食の長さ・深さ・位置を変えて解析

・角田さんの修論

健全モデルと腐食モデルを使って、ケーブル破断時の連鎖崩壊挙動
C1~C14をそれぞれ破断させた時に崩壊するかの解析
ケーブル健全時・腐食時の動的増幅率(DAF)と荷重再分配率(LRR)の検討

解析モデル と結果

固定の仕方を線固定にした。(張力は面載荷で与えた。)
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/senkotei.png

長さ1000mm、半径0.5mmの健全モデル

固有振動数の理論値 f=6.37Hz  解析時間0〜30秒  細長比3544.91
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/1000mm0.5mm_model.png

時間行うこと
0〜5秒張力(1N)をかける。
5〜14.99秒ケーブルを安定させる。
15秒10Nの力を与える。
15.01〜30秒卓越した振動を検出する。

由利橋のケーブル 長さ71000mm、半径157.5mmの健全モデルにインパクトを与える

固有振動数の理論値 f=2.85Hz  解析時間0〜100秒  細長比251.7
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_model1.png

時間行うこと
0〜5秒張力(100MN)をかける。
5〜14.99秒ケーブルを安定させる。
15秒100kNの力を与える。
15.01〜100秒卓越した振動を検出する。

結果
Mesh50 ボリューム169538
中央部の振動数
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_kenzen_ten5.png
波形を書かせるとおかしな波形となり、モードの推定ができなくなってしまった。
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_1.16Hz.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_3.2Hz.png

インパクト1000kNに変更

上の解析のインパクトを100kN→1000kNに変更して解析を行った。
インパクトを与えた後(16.20s)の100kNの時のモードと1000kNの時のモードを表したものが下の画像である。(1000倍)
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_impact_hikaku.png

6/21 張力とインパクトをいろいろ変えて解析

①張力100MN、インパクト100kN
②張力100MN、インパクト1000kN
③張力200MN、インパクト100kN
④張力200MN、インパクト1000kN
どの解析でも下のような同じ振動数が出力された。
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_200MN1000kN_FFT.png

由利橋のケーブル(長さ71000mm、半径157.5mm)に振動を与え、モードを見る

両端に2.85Hz(理論値)の振動を与える解析

ParaVISでモードを見ると下のようになり、微細な振動は見られたが大きな振動は見られなかった。
両端を固定しており、その部分に振動を入れているからだと思う。
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/sindou2.85Hz_hasi.png

中心に2.85Hz(理論値)の振動を与える解析

長さ71000mm、張力100MNの弦の理論値である2.85Hzを中心の点に与えて解析を行った。
モードは以下のようになった。
振動を与えた後
16.41秒
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_2.85Hzmodel1_16.41s.png
16.58秒
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_2.85Hzmodel2_16.58s.png
17.94秒
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_2.85Hz_17.94Hz.png

中心に1.16Hzの振動を与える解析

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_model1.16Hz.png
振動を与える直前(14.99秒)
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_sindou14.99s.png
振動を与えた直後(15.5秒)
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_sindou3zi.png

中心に3.2Hzの振動を与える解析

中心の点に3.2Hzの振動を与えた。
振動を与える直前(14.99秒)
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_3.2Hz_14.99s.png
振動を与えた後は下の2つの位相が繰り返された。
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_3.2Hz_model1.png
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_3.2Hz_model2.png

1.16Hzと3.2Hzの振動を与えたときの比較

振動を与えた点(中心部)のy方向変位
y方向の最大変位
1.16Hz:11070.7mm  3.2Hz:4837.51mm
y方向の最小変位
1.16Hz:-10744.2mm  3.2Hz:-4925.62mm

両端から5mmの位置に0.122Hzの振動を与える解析

振動を与える位置のモデル
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_sindou_hasi5mm.png
振動モードは下のように、1次モードとなった。
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_sindou0.122Hz.png

両端から5mmの位置に1.16Hzの振動を与える解析

振動モードは下のように、3次モードとなった。
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_sindou1.16Hz_hasi.png

両端から5mmの位置に3.2Hzの振動を与える解析

振動モードは下のように、5次モードとなった。
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_3.2Hz_hasi.png

由利橋 長さ71000mm、半径157.5mmの中央腐食モデル(長さ710mm,腐食半径157.5mm)

固有振動数の理論値 f=2.85Hz  解析時間0〜100秒 http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_model2.png 載荷線と腐食部分
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_husyoku710mm.png

やること

クラックの解析
断面に作用している応力が、しっかりと張力(100MN)の分だけかかっているかを調べる。
張力によって点がずれてしまっていることが考えられるため、中心に点を多く作って解析を行う。
正多角形で解析を行う。
要素数を多くする。
張力2倍にすると固有振動数が√2倍になっているか確認する。
張力の与え方を温度荷重にする。
逆方向に振動を与えてみる。

進捗

6/20〜6/26

6/20 由利橋のケーブルモデルの両端から5mmの位置に0.122Hzを与えて解析を行った。
結果は1次モードとなった。
6/21 中央部に張力がしっかりと入っているかを確認するため由利橋ケーブルモデルの中央部の主応力をみる解析を行った。
また、張力を2倍の200MNに変えた解析と左右で逆側に振動を与える解析も行った。
今日の解析では張力を2倍にしても振動数が√2倍になっていなかった。どこが良くなかったかを考えていきたい。
インパクトは今まで100kNを与えていたがモードを見るとあまり揺れていなかったため、1000kNに変更した解析もやってみた。

6/13〜6/19

6/13 振動(sin波)を与える解析を及川さんに教えていただいた。 最初に1.16Hzのsin波を与えて解析を行った。与えたsin波がsin(2π1.16t)を入れたため揺れが小さかった。
そこで50000sin(2π1.16t)として50kNの振動を与えた。結果は明日確認する。
6/14 50kNの振動を両端に与えて解析を回したがうまく結果が見られなかった。
そこで振動を両端ではなく、中心の点に1.16Hzの振動を与えて解析をした。
結果は上の(由利橋 健全モデルに1.16Hzの振動を与える解析)に書いているが、予想していたモードと異なっていた。
6/15 昨日の解析を3.2Hzにして解析を行った。
結果は上の(由利橋 健全モデルに3.2Hzの振動を与える解析)に書いている。
1.16Hzの振動を与えた場合と3.2Hzの振動を与えた場合のy方向の最大変異と最小変異を比較した。
また、由利橋(長さ71000mm、半径157.5mm)の固有振動数の理論値である2.85Hzの振動を与えた解析も行った。
6/18 振動させる位置を両端から5mmの位置に変えて、1.16Hz,3.2Hz,2.85Hzの振動を与えた。
1.16Hzでは3次モード、3.2Hzでは5次モードとなった。
http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/yurihasi_sindou_hasi5mm.png

5/30~6/12

5/30 真杜くんの実験のサポート
5/31 実験サポート
6/3 100mm,半径0.5mmの解析の結果をまとめようとしたが、パソコンが重くなりまとめることができなかった。
6/4 パソコンが重く、結果が見れなかったため振動を検出する時間を15〜30秒とした。

時間行うこと
0〜5秒張力(1N)をかける。
5〜14.99秒ケーブルを安定させる。
15秒10Nの力を与える。
15.01〜30秒卓越した振動を検出する。

6/5 上記の時間で解析したがパソコンがフリーズしてしまい結果が見れなかった。
6/6 山本さんの解析では長さ50m・半径75mmで行っており、今回の解析では長さ1000mm・半径0.5mmで行った。 そこで張力を3.2MN→1N、中央部への線載荷を100KN→10Nとして解析を回した。
結果を得ることができた。明日、青木さんにFFT処理をお願いする。
6/7 長さ1000mm、半径0.5mmの中央部に100mm腐食を与えたモデルの解析を行ったがマトリクスエラーが出た。
長さ100mm、半径0.5mmの中央部に10mm腐食を与えたモデルでは解析が回った。
細長比によるエラーかもしれない。
長さ1000mm半径0.5mmモデルの細長比は3544.91
長さ100mm半径0.5mmモデルの細長比は354.5
6/8 由利橋のケーブル(長さ71000mm、半径157.5mm)の健全モデルの解析を回し、結果を青木さんに提出した。
月曜日に青木さんにFFT処理を依頼する。
6/9 由利橋のケーブル(長さ71000mm、半径157.5mm)の中央腐食モデル(長さ710mm、腐食半径157.5mm)の解析を回し、結果を青木さんに提出した。
月曜日に青木さんにFFT処理を依頼する。
6/10 FFT処理の行い方を学んだ。理論値とズレが生じたため、今後はなぜズレが生じたのかを調べるための解析も行っていきたい。
6/11 由利橋の健全モデルの解析値(3.2Hz)と理論値(2.85Hz)に差が生じた原因が張力の入れ方にあると思ったため、張力の入れ方を変えて解析した。
最初の解析では、面載荷に張力(100MN)を円の断面積で割った値を与えて解析した。そこを山本さんの昨年度の解析と同様に、張力(100MN)をMeshサイズでの面積で割った値を与えた。
どちらの解析の結果もf=3.2Hzとなっていたため、他の考えられる原因を探りたい。

5/15〜5/29

・山本さんの卒論の振動解析を解析してみる。
山本さんの解析では測点を3点設定していたが、モードをより詳細に調査するために9点設定して解析した。
5/16 山本さんの卒論,角田さんの修論を読んだ.
5/17 健全モデル、中央10m腐食、中央1m腐食のモデルを作った。
5/20 健全モデルのAster Studyを設定し,解析を回してもらう.
中央に線荷重を与える際は,3.2MNを断面積(半径75mmの円)で割った.(山本さんの卒論ではメッシュの切り方によって面積を変えていた.)
5/21 昨日設定したAster Studyのコードの意味を調べた.
5/23 健全モデルの解析を回した。

50m 半径75mm 健全モデル(点は下の写真の上部に設置した。) http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/50m75mm_kenzen_model.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/50m75mm_saikasen.png

50m 半径75mm 中央1m腐食 http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/tyuuou1m_zyouten_husyoku.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/tyuuou1m_saikasen.png

MATLAB

 1,変数→新規変数→処理したいデータを入れる
 2,FFTcable→データ名、スタート点(私の解析ではインパクトを与えた時間 ex)15s→1500) 卓越した振動数が出力される。
 3,bandcable→下限値・上限値、データ名、スタート点の入力
 4,C1P3→csvファイルで波形を描く

Salome-meca

Salome-mecaの使用方法

Salomemeca使用解説法

ビーム要素

Salome-Meca ビーム要素

振動(sin波)の与え方

 1,csv形式でデータを作る。私の解析ではインパクトを与えた時からの所定の振動数のsin波のデータを作成する。
 2,Functions and Lists→DEFI_FONCTION→VALEにcsvファイルをインポート、NOM_PARAにINST
 3,BC and Load→AFFE_CHAR_MECA_F→FORCE_NODALE→振動させたい部分(点・線・面)と方向を選択する。
 4,Analysis→DYNA_VIBRA→EXCIT→CHARGEに3を選択

下の設定で解析をすると2重境界条件のエラーが発生した。
1

func1 = DEFI_FONCTION(
 NOM_PARA='INST', 
 VALE=(0.0, 0.0, 14.99, 0.0, 15.0, 29389.2626146241, 15.01, 26365.5875737644, 15.02, 23201.9148313981, 15.03, 19915.0430615916, 15.04, 16522.4251085748, 15.05, 13042.0753144948, 15.06, 9492.47386570505, 15.07, 5892.46866546789, ...)) # sequences have been limited to the first 20 occurrences.
func3 = DEFI_FONCTION(
 NOM_PARA='INST', 
 VALE=(0.0, 0.0, 100.0, 0.0))
load3 = AFFE_CHAR_MECA_F(
 DDL_IMPO=(_F(
     DX=func3, 
     DY=func1, 
     DZ=func3, 
     GROUP_MA=('kotei1', )
   ), _F(
     DX=func3, 
     DY=func1, 
     GROUP_MA=('kotei2', )
   )), 
 MODELE=model)

SALOME エラー

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

  ! <S> Exception utilisateur levee mais pas interceptee.                          !
  ! Les bases sont fermees.                                                        !
  ! Type de l'exception : error                                                    !
  !                                                                                !
  !      Erreur écriture de l'enregistrement 766379 sur la base : VOLATILE 48      !
  !      code retour : -4                                                          !
  !      Erreur probablement provoquée par une taille trop faible du répertoire de !
  ! travail.                                                                       !
  !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

創造工房実習

2023 12月8日 創造工房実習

サンドウィッチ梁
メッシュの長さ要素数変位(mm)相対誤差(%)計算者
0.71551920.0837890524615.365安藤
0.81388080.0838038649115.350安藤
0.9825870.08370707398115.45兼田
1.1386710.08420120760214.95兼田
1.2319290.08368815.466柴田
1.3286210.08366915.4857柴田
1.4288540.0836815.47佐藤
1.5200150.08405215.10佐藤
1.6194480.083540293815.62皆川
1.7138010.083435509815.72皆川
1.8125280.08373315.42永山
1.9117690.08392415.23永山
2106990.08407687655915.074
335790.0841456175315.004
416280.08279416.37服部
510160.08303318.89服部
6839-0.08288216.26梶原
7554-0.08087118.28梶原
82850.07999519.20工藤
92610.07898020.22工藤
102320.08191117.26佐々木
112080.07567623.56佐々木

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/sand.png

2023 11月29日 創造工房実習

異方性一次 [#p29b4460]

異方性一次
メッシュ長さ要素数変位相対誤差計算者
0.71445630.5052522.76安藤
0.81415170.5046922.64安藤
0.9916480.5025952.216兼田
1.1271600.4899140.363兼田
1.2246750.4870880.791柴田
1.3234460.48680100.995柴田
1.4177380.4859991.16佐藤
1.5154380.4851801.33佐藤
1.6159000.4832861.71皆川
1.7121420.4779522.80皆川
1.8116040.4820851.9554永山
1.9103910.4708874.2329永山
2102910.4809102.19
323280.43193712.15
415000.43015612.52服部
54320.28296842.45服部
63560.344155630.00梶原
71960.21393456.49梶原
81040.22987453.25工藤
9810.23230852.75工藤
10780.20327158.65佐々木
11630.22231654.78佐々木

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/ihousei.png

等方性二次 [#vb0def3f]

等方性二次
メッシュ長さ要素数変位相対誤差計算者
0.71445630.4301243.22安藤
0.81415170.4301323.22安藤
0.9916480.4300203.197兼田
1.1271600.4298283.151兼田
1.2246750.4298363.15柴田
1.3234460.429743.13柴田
1.4177380.4297971.3佐藤
1.5154380.4299583.14佐藤
1.6159000.4297553.18皆川
1.7121420.4296763.11皆川
1.8116040.4298293.1507永山
1.9103910.4296843.1159永山
2102910.4296203.10
323280.4291692.99
415000.4292543.01服部
54320.4281702.75服部
63560.4284522.82梶原
71960.425912.21梶原
81040.4260742.25工藤
9810.4255522.12工藤
10780.48838217.20佐々木
11630.4239729.0534佐々木

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/touhousei2zi.png

2023 11月24日 創造工房実習

単純梁

メッシュの長さ要素数変位[mm]相対誤差計算者
0.71452340.4224841.388安藤
0.81429730.4225701.409安藤
0.9916480.4204370.897兼田
1.1271600.4056182.659兼田
1.2246750.4043492.96柴田
1.3234460.4041853.00柴田
1.4177380.3986044.34佐藤
1.5154380.3965934.83佐藤
1.6161220.3982124.44皆川
1.7120260.3934115.59皆川
1.8116040.3936685.53永山
1.9103910.3906956.24永山
2109210.3951035.18
323280.32476222.06
415000.15501362.80服部
54320.06527884.33服部
63570.21306248.87梶原
71960.101975.55梶原
81040.115862472.20工藤
9810.125511869.88工藤
10780.0773381.44佐々木
11630.199952.03佐々木

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/tanzyun.png

2023 11月17日 創造工房実習

Salomeの使い方を学んだ。
Geometry
Mesh作成
Aster Study
Pravis

片持梁

メッシュ長さ要素数先端変位(4隅の平均値)[mm]相対誤差計算者
0.71984646.542811.91安藤
0.81138126.51042.39安藤
0.9402806.36315254.60兼田
1.1300556.33635255.00兼田
1.2264676.30433755.48柴田
1.3251806.3043555.48柴田
1.4322126.316125.31佐藤
1.5177536.12098.23佐藤
1.6142966.20446256.98皆川
1.7135966.21566256.81皆川
1.828665.73775513.98永山
1.960015.726362514.15永山
256175.645852515.355
323095.472875517.948
46173.616057545.12服部
54943.858037542.16服部
65812.5068262.416梶原
71331.4122578.82梶原
8781.288717580.68工藤
9721.287992580.69工藤
10601.1434482.85佐々木
11651.2312481.154佐々木

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/katamoti.png

2023 11月10日 創造工房実習

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/minakawa/bbb.png

2023 10月27日 創造工房実習

 コマンドを学んだ。次回までに使いこなせるように頑張りたい。
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皆川恭輔


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Last-modified: 2024-06-21 (金) 18:30:26