第 2 章 風揺れの制御を対象とした粘弾性・弾塑性要素複合制振ダンパーの開発
2.3 動的加力試験による性能検証
2.3.3 加振結果より評価したダンパーの力学的性状
図 2.15 に正弦波 0.33Hz の微小振幅加振の 3 サイクル目より得られた試験体全体の履歴 曲線を示す。実験時の室温は約 20℃である。図 2.16 に実験結果より評価した各加振振幅に おける試験体各部の貯蔵剛性Kdと等価減衰定数hを示す。等価減衰定数hは，正弦波加振 1サイクルの消費エネルギーEdと貯蔵剛性Kdを元に，式 2.3 を用いて求めた。
Kd d h K Kd Ed
2
2
max
……… (2.3)
ここに，
Ed (kN・mm) ：1サイクルの消費エネルギー
max(mm) ：最大振幅 Kd (kN/mm) ：貯蔵剛性 Kd (kN/mm) ：損失剛性ジエン系粘弾性体の貯蔵剛性はアクリル系に比べて約 1.5 倍大きいため，試験体全体の 貯蔵剛性はアクリル系試験体に比べて若干大きくなっている。一方，等価減衰定数は両者 ともに 0.1 程度であることから，両試験体は，ほぼ同等のエネルギー吸収能力を有すると いえる。
また，両試験体共に振幅依存性は小さく，振幅 0.1mm（粘弾性体歪み 5%）の微小変形に おいても安定した剛性とエネルギー吸収能力を有することがわかる。なお，0.2mm 以下の微 小振幅で等価減衰定数が若干大きくなる理由として，試験装置の摩擦の影響が考えられる。
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（a）複合制振ダンパー（ジエン系試験体）
（b）複合制振ダンパー（アクリル系試験体）
図 2.15 微小振幅の正弦波加振における複合制振ダンパーの履歴曲線（加振振動数 0.33Hz）
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400
-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
複合ダンパ（ジエン系）
0.2mm(10%) 0.4mm(20%) 0.6mm(30%) 1.0mm(50%) 2.0mm(100%)
荷重 (kN)
変形 (mm)
振幅(粘弾性体歪み)
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400
-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
複合ダンパ（アクリル系）
0.2mm(10%) 0.4mm(20%) 0.6mm(30%) 1.0mm(50%) 2.0mm(100%)
荷重 (kN)
変形 (mm)
振幅(粘弾性体歪み)
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（a）複合制振ダンパー（ジエン系試験体）
（b）複合制振ダンパー（アクリル系試験体）
図 2.16 微小振幅の正弦波加振における複合制振ダンパーの貯蔵剛性と減衰定数
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
0 0.5 1 1.5 2
全体 ダンパー部 ブレース部
貯蔵剛性 Kd(×10-1 kN/mm)
変形(mm) 貯蔵剛性(ジエン系)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
0 0.5 1 1.5 2
全体 ダンパー部
変形(mm) 等価減衰定数(ジエン系)
減衰定数 h
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
0 0.5 1 1.5 2
全体 ダンパー部 ブレース部
貯蔵剛性 Kd(×10-1 kN/mm)
変形(mm) 貯蔵剛性(アクリル系)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
0 0.5 1 1.5 2
全体 ダンパー部
変形(mm) 等価減衰定数(アクリル系)
減衰定数 h
29 (2) 入力レベルと各部の挙動
図 2.17 に，正弦波 0.33Hz 加振時（室温約 20℃）におけるジエン系，アクリル系の複合 制振ダンパー試験体各部の最大荷重，最大変形，単位振幅当たりの 1 サイクル吸収エネル ギーと加振振幅の関係を示す。
両試験体とも振幅 2mm 以下の微小振幅加振においては，ブレース部は弾性範囲内のため エネルギーを吸収せず，ダンパー部でのみエネルギー吸収が行われている。ダンパー部各 部の最大変形（図 2.17(c)，(d)）の図から，滑り機構ではすべりが発生せず，粘弾性体のみ が変形してエネルギーを吸収していることがわかる。
一方，加振振幅 10mm，30mm の大振幅加振では，ブレース部は鋼材系履歴ダンパーとして 機能するため，ブレース部のエネルギー吸収量が急激に増大している。ダンパー部の荷重 は滑り機構によって一定値に制限されている。
ダンパー部の変形については，加振振幅が大きくなるにつれて滑り機構の変形が支配的 となり，粘弾性体の変形量がほぼ一定値に抑制されることがわかる。ジエン系に比べて剛 性が低いため，アクリル系粘弾性体の変形量が若干大きくなるが，限界ひずみ 500%（変形 10mm）に対して十分余裕がある。
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（a）各部の最大荷重（ジエン系） （b）各部の最大荷重（アクリル系）
（c）各部の最大変形（ジエン系） （d）各部の最大変形（アクリル系）
（e）単位振幅当たりの 1 ｻｲｸﾙ 吸収ｴﾈﾙｷﾞｰ （f）単位振幅当たりの 1 ｻｲｸﾙ吸収ｴﾈﾙｷﾞｰ
（ジエン系） （アクリル系）
図 2.17 複合制振ダンパーの加振振幅とダンパー各部の荷重，変形，吸収エネルギー 0
200 400 600 800 1000 1200
0 5 10 15 20 25 30 35 全体ダンパー部
ブレース部
荷重 (kN)
振幅 (mm)
0 5 10 15 20 25 30 35
0 5 10 15 20 25 30 35 全体
粘弾性体滑り機構
変形 (mm)
振幅 (mm)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0 5 10 15 20 25 30 35 全体
ダンパー部 ブレース部
エネルギー (kN・m/mm)
振幅 (mm)
0 200 400 600 800 1000 1200
0 5 10 15 20 25 30 35 全体
ダンパー部 ブレース部
荷重 (kN)
振幅 (mm)
0 5 10 15 20 25 30 35
0 5 10 15 20 25 30 35 全体
粘弾性体滑り機構
変形 (mm)
振幅 (mm)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0 5 10 15 20 25 30 35 全体
ダンパー部 ブレース部
エネルギー (kN・m/mm)
振幅 (mm)
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