工学 弦の振動｜境界条件が生む固有振動の物理
弦の振動弦の振動とは、張力でピンと張られた細長い弾性体が横方向に揺れ、波として伝播・反射し、結果として定在波や倍音列を形成する現象である。理想化では曲げ剛性と内部損失を無視し、張力一定・線密度一定の一次元媒体として扱う。この近似のもとで運動...
固有振動数
工学 工学 モード解析｜固有モードで構造振動を見極める
モード解析モード解析は連続体や多自由度系の振動挙動を、固有振動数とモード形状へ直交分解して理解・設計・診断に用いる手法である。線形時不変系に対し、運動方程式は質量行列M、減衰行列C、剛性行列Kにより記述され、固有値問題から得る固有対(M, ...
工学 自由振動｜外力なしで生じる固有運動の基礎
自由振動自由振動とは、外力が作用しない系が初期変位や初期速度だけを与えられて自律的に揺れる現象である。質点ばね系、梁や板の曲げ、振り子など広く見られる。エネルギーは初期に与えられ、その後は減衰がなければ保存される。衝撃ハンマによるインパルス...
工学 動的解析｜振動・衝撃の応答を高精度評価
動的解析動的解析とは、質量・剛性・減衰をもつ系に外力や基盤加速度が作用したとき、系が時間もしくは周波数に対してどのように応答するかを評価する手法である。静的解析が平衡状態のひずみ・応力を扱うのに対し、動的解析は慣性力と減衰力を含む運動方程式...
工学 剛性｜外力に対する変形の起こりにくさ
剛性剛性とは、物体や構造が外力に対してどれだけ変形しにくいかを表す性質である。荷重と変位の比例関係に基づき、ばね定数に相当する量で定義される。材料固有の弾性率と、形状・寸法・支持条件といった幾何学的要因の両方に依存する点が特徴である。一般に...
建築 固有振動数（建築）｜建物の自然な振動特性を示す重要な周波数
固有振動数（建築）固有振動数とは、建築物が特定の外力に対して自然に振動する際の固有の周波数のことである。建物にはそれぞれ固有の振動特性があり、この振動特性によって建物の揺れ方が決まる。建築物の固有振動数は、その高さ、形状、構造形式、材質、剛...
工学 振動数｜Hz単位で表す周期回数の指標
振動数振動数は、周期的現象が単位時間あたりに繰り返す回数であり、記号fで表し、単位はHz（1/s）である。機械の往復運動、回転体のアンバランス、音、電気回路、電磁波など広範に現れる。周期Tとの関係はf=1/Tで、角周波数ω=2πfと結び付く...
工学 動ばね｜振動応答を支配する動ばね特性解説
動ばね動ばねとは、正弦外力に対する変位の比で定義される周波数依存の剛性であり、質量m・ばね定数k・減衰cからなる1自由度系では複素剛性K*(ω)=k−mω^2+i cωで表される。実部K'はエネルギー蓄積、虚部K"は散逸を担い、|K*|と位...
工学 振動源｜外力や内部励起で生じる揺れの源
振動源振動源とは、機械・構造物・流体・電磁系などに周期的またはランダムな力（励振）や変位を与え、系に加速度・速度・変位の時間変動を生じさせる発生起点である。設計・製造・保全の各段階で、発生メカニズムの同定、周波数特性の把握、構造側の応答（共...
工学 架台｜機器を支える基礎構造と安定性確保
架台架台は機械・装置・配管・電気盤などを所定の高さと位置に保持し、荷重を基礎へ安全に伝達するための支持構造である。設備レイアウトの自由度を高め、振動・騒音・メンテナンス性・据付精度を総合的に満たすことが要求される。工場、発電所、上下水道、化...