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構造物の振幅評価方法

国内特許コード P200016842
整理番号 6155
掲載日 2020年5月11日
出願番号 特願2018-085200
公開番号 特開2019-192003
出願日 平成30年4月26日(2018.4.26)
公開日 令和元年10月31日(2019.10.31)
発明者
  • 伊藤 靖晃
  • 野口 恭平
  • 八木 知己
出願人
  • 清水建設株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 構造物の振幅評価方法
発明の概要 【課題】荷重が作用した構造物の振幅を的確に評価する構造物の振幅評価方法を提供する。
【解決手段】構造物のモデルを設定するステップST1と、構造物のモデルに対する解析領域及び解析格子を設定するステップST2と、構造物のモデルに対する加振振幅、加振周波数及び風速を設定するステップST3と、解析格子毎に前記加振振幅、加振周波数及び風速から構造物のモデルに対する数値流体解析を実施するステップST4と、構造物のモデルに作用する非定常空気力係数を算出するステップST5と、無次元化した風速及び加振振幅に対する非定常空気力係数の関係を算出するステップST8と、非定常空気力係数から励起される振幅を評価するステップST10と、を有することを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

従来、構造物に荷重が作用した際の影響を評価する方法として、部分模型を用いた振動実験を行っていた。例えば、吊り橋に対する風の影響を評価する方法として、部分模型を用いた風洞実験を行う方向が開示されている(特許文献1参照)。

産業上の利用分野

本発明は、荷重が作用した構造物の振幅を評価する構造物の振幅評価方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
構造物のモデルを設定するステップと、
前記構造物のモデルに対する解析領域及び解析格子を設定するステップと、
前記構造物のモデルに対する加振振幅、加振周波数及び風速を設定するステップと、
前記解析格子毎に前記加振振幅、加振周波数及び風速から前記構造物のモデルに対する数値流体解析を実施するステップと、
前記数値流体解析の解析結果から前記構造物のモデルに作用する非定常空気力係数を算出するステップと、
無次元化した風速及び加振振幅に対する非定常空気力係数の関係を算出するステップと、
前記非定常空気力係数から励起される振幅を評価するステップと、
を有する
ことを特徴とする構造物の振幅評価方法。

【請求項2】
前記無次元化した風速及び加振振幅に対する非定常空気力係数の関係を算出するステップの後に、非定常空気力係数の空力減衰項から構造減衰の効果を除去するステップを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の構造物の振幅評価方法。

【請求項3】
前記構造物のモデルに対する数値流体解析を実施するステップでは、以下の式(1)に示す一般座標系の非圧縮性Navier-Stokes方程式、及び式(2)に示す連続式を支配方程式として解析する
ことを特徴とする請求項2に記載の構造物の振幅評価方法。
【数19】
(省略)
ここで、ui:流速のi(i=1~3)成分、Uk:反変流速のk(k=1~3)成分、xi:デカルト座標のi(i=1~3)成分、ξk:一般座標のk(k=1~3)成分、P=p/ρ、ただし、p:圧力、ρ:空気密度、Re:レイノルズ数(=UD/ν、U:代表風速、D:代表長(桁高)、ν:動粘性係数)、t:時間である。
また、Jは座標変換のヤコビアンで、以下の式(3)で表される。
【数20】
(省略)

【請求項4】
前記構造物のモデルに作用する非定常空気力係数を算出するステップでは、
以下の式(8)で表す減衰項の係数である非定常空気力係数H1*について求める
ことを特徴とする請求項3に記載の構造物の振幅評価方法。
【数21】
(省略)
ここで、K=Bω/U、B:幅員、ω:角振動数、L:奥行き方向長さ、η0:鉛直たわみ振幅、H1*,H4*:非定常空気力係数、t:時間である。

【請求項5】
前記非定常空気力係数の空力減衰項から構造減衰の効果を除去するステップでは、
以下の式(9)を用いる
ことを特徴とする請求項4に記載の構造物の振幅評価方法。
【数22】
(省略)
ここで、δ:対数減衰率、m:質量である。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018085200thum.jpg
出願権利状態 公開
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