確率的ファスナーベルクロを摩擦として使用

Jun 19, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 19399 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

確率的ファスナーは、各表面のステムによって連動する生物学的にヒントを得たクランプ デバイスです。 締結機構の動的特性により、振動環境下ではステム間で必然的に摩擦が発生します。 この研究では、振動低減コンポーネントとしての確率的締結具の使用が、摩擦誘起減衰による利点を考慮して調査されました。 確率論的締結具の動的剛性と損失係数は、機械構造との振動相互作用から導出されます。 これにより、波の伝播解析からフックアンドループの摩擦によるエネルギー散逸を決定できるようになりました。 振動振幅が増加すると、複数のステム間の摩擦が増加するため、締結具の損失係数が徐々に増加します。 確率論的締結具の適用により、固有の摩擦接触により、ボルト締結と比較して振動の発生と伝達が減少しました。 この独自の利点により、確率論的ファスナーは、軽量化によるさらなる利点とともに、大きな減衰が必要な場合に潜在的な用途を持っています。

電子機器や自動車などの機械システムの性能向上に伴い、騒音や振動の低減に対する要求が高まっています。 不要な振動の低減は、機械システムの耐久性、精度、品質性能を検証するための重要な設計要素です。 振動エネルギーは、モーター、エンジン、コンプレッサーなどの作動部品から留め具を介して周囲の環境に伝達されます。 組み立てられた構造のファスナーは振動の伝達を低減し、バズ音、きしみ音、ガタガタ音（BSR）を防ぎます。 BSR ノイズは、隣接するコンポーネント間の摩擦接触によって発生します1。 曲げ波エネルギー伝達解析は、振動挙動に対する関節の影響を解析するために必要です2。 ウェーブアプローチでは、リブの深さとボルトの間隔のいくつかの組み合わせが考慮されました。 車内騒音は、2 種類のレール留め具を備えた同じ非バラスト軌道区間を列車が異なる速度で走行したときに測定されました3。 レール締結具の剛性に応じて、内部騒音のスペクトルは、空気伝播騒音および構造伝播騒音発生の周波数帯域を示しました。 BSR ノイズを防ぐために、いくつかの効果的な設計手法が提案されています4。 トリム表面に沿ったファスナーと、耐荷重ジョイントと非耐荷重ジョイントの両方を組み込んだハイブリッド締結システムが推奨されました。

ねじ付きボルトは、簡単な操作、低コスト、高い引張強度などのいくつかの利点により広く使用されています。 ボルト締結具は、特に横方向の励起にさらされると、自動的に緩み、締め付け力を失います5。 ボルトの緩みは接合部の破損を誘発します。 ボルトの自己緩みを防止し、信頼性を高めることが重要です6。 Toh et al.7 は、車両ロアアームのボルトの締め付け力を振動共振周波数によって評価しました。 ボルト締結部の動的剛性は、曲げ波伝播解析により積層複合材料で評価されました8。 ボルト締結部の振動低減性能を高めるために、粘弾性制振材を使用した9。

近年、従来の固定方法は接着剤に置き換えられています。 接着による接合には、溶接部品と比較してコンポーネントの歪みが最小限に抑えられるという利点があります10。 接着による接合は、局所的な点接触ではなく連続的な接合を生み出すため、従来のファスナーやスポット溶接と比較して剛性が向上します。 その結果、ファスナーには応力が広範囲に均一に発生しました11。 この接着剤は優れたエネルギー吸収性能を示し、効率的な騒音と振動の減衰特性をもたらしました12。 複合構造への適用における利点により、接着接合の用途は急速に拡大しています。 接着剤による接合は、再組み立てが必要なシステムへの適用が限られています。