平板制振における圧電フィルム貼付位置の解析的評価
Analytical Estimation on Attached Position of Piezoelectric Films in Plate Vibration Control

Abstract


 圧電フィルムはその優れた柔軟性,反応性などから,振動センサやアクチュエータとしての応用が注目されており,なかでもはりや平板などのような構造物の振動制御に用いる研究例が数多くある.しかしそれらの制振効果の評価手法は,限られた1点ないしは複数点の振動挙動を観察,測定し,その限られた情報から構造物全体の振動挙動を推測するというのが一般的であった.
 このような評価手法は,はりなどのような比較的単純な構造に対しては正確にその振動挙動を把握することが可能であるが,その一方で曲げおよびねじり振動が複雑に組み合わさって生じる平板のような系に対しては,本来2次元的に振動挙動を捉えることが望ましいことから,必ずしも最良の評価手法であるとは言えない.そこで本研究では,センサ/アクチュエータとした圧電フィルムを貼付した平板に対し,有限要素法による数値解析によりセンシングおよびアクチュエーションの圧電フィルム貼付位置依存性を調べ,高効率な制振効果が得られるフィルム貼付位置を探った.また,実際に振動制御実験を行い,微小振動を2次元的に可視化可能であるレーザホログラフィ干渉装置を用いて平板面全体の振動挙動を撮影し,面全体に渡る制振の成否を検証した.


Piezoelectric film has become a major device in application for vibration sensors and actuators since it has remarkable characteristics in sensitive response and flexibility. Many researchers apply the piezoelectric films in vibration control of plate; however, the control effects are only estimated by surveying several points on test pieces by optical sensor devices. Since the control target has two-dimensional displacement field, it is desirable to estimate the vibration properties of the whole structure especially when the control target contains complicated vibration modes. In this paper, the optimum position of the piezoelectric films for effective vibration control is investigated analytically by using the Finite Element Method, and they are confirmed visually by a laser-holographic interferometer.


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