共振現象を利用して物体を壊すには
共振現象を利用して物体を壊すには
mocha さんの書込 (2007/06/30(Sat) 20:32)
こんにちは，
ある本に下記の話が載ってました． 弁慶が義経について全国を遍歴していたとき，あるお寺に立ち寄ったところ，大きな釣鐘があり，「いくら力持ちの弁慶でもこの大きな釣鐘は動かせまい！」と言われました．弁慶は，やおら鐘堂に上がり，片手で釣鐘を押さえていましたが，やがてその大釣鐘がゆらゆらと揺れだし，「さすが弁慶」と拍手喝采，弁慶は静かに去って行きました． これは，共振現象の応用である．と記載されていました．
そこで質問ですが， ある伸び縮みする物体に，両側から力を加えて引張ったり，力を加えるのを止めて元に戻したりしながら，それを周期的繰り返して破断させる式を探しているのですが，バネの運動を参考にすれば良いでしょうか？具体的にはどのような式になるのでしょうか？
Re: 共振現象を利用して物体を壊すには
zoro さんのレス (2007/06/30(Sat) 21:01)
mochaさん，はじめまして．
＞大釣鐘がゆらゆらと揺れだし
は，「共振現象の応用」と思えます．
他方，疲労破壊は，「周期的」といっても，繰り返し，微小な衝撃が加わる事で，金属内部で応力が発生し易い所に於いて，微小な塑性変形(弾性限界を超えた変形)が何重にも積み重なって，そこから破断するような事だと思います．
比較的最近に，ジェット・コースタの車軸を長い事交換していなかった事故がありましたが，それについての実験のビデオで「車軸の様な金属に，外力を加えると，断面がスパット破断して，此れが金属疲労の特色である」とコメントされていました．
Re: 共振現象を利用して物体を壊すには
zoro さんのレス (2007/06/30(Sat) 21:45)
金属疲労のような破壊を考えられているなら，共振現象は使えないように思います．
共振現象を使い，何でも良いから破壊実験をするのならば，単に共振のQ値が狭く，効率的にエネルギ注入が出来る様な実験系を作るのでしょうね．式と言われていますが，構造体の形状と外力の掛け方が判らなければ，式は出せないのではないでしょうか？
お考えになっている構造を示し，そのモデルについて，機械工学的な観点でのコメントを戴けると宜しいかも知れません．うまく解説出来なくて，ご免なさい．
Re: 共振現象を利用して物体を壊すには
mocha さんのレス (2007/06/30(Sat) 21:59)
お返事ありがとうございます．
問題を金属疲労について，何も特定しておりません．
例えば，バネに錘をつけて天井から垂直に吊るした場合，共振周波数で繰り返し揺らしたら，そのバネは破断するか，バネが伸びきってしまうと思われますが，この現象は式で表せるのでしょうか？
Re: 共振現象を利用して物体を壊すには
zoro さんのレス (2007/06/30(Sat) 22:25)
金属疲労を考えずに，破壊を考えるならば，単に変位が弾性限界をこえて，非可逆な変形領域に入るかどうかで決まりのだろうと思います．
その時に外力を時間の関数として滑らかに印可するのが普通でしょうが，交流的な力で，かつ共振周波数にして破壊させるのも無いとは思いませんが，怖い実験でしょうね．
バネと錘の純粋な系では，共振は発散(Q=0)となるでしょうが，実際には，エネルギの散逸(空気抵抗，バネ内部での音響的振動，etc)があり，共振でもある有限な振幅になると思います．問題は，その時の変位が，破壊に至かどうかでしょう．
簡単なモデルなら，バネ，錘，速さに比例した抗力，それに外力で式は書けませんか？
