減衰係数と損失係数。損失係数の周波数特性
除振ゴムをバネとダンパーで表した運動方程式を立て、外部の変位(y)⇒装置(x)への振動伝達を抑制する計算をしました。運動方程式
mx: + c(x・ - y・) + k(x - y) =0(:、・、は加速度、速度を表す微分要素)として y=y0 cos ωt に対する 定常解を x = x0 cos(ωt-Φ)とすると振動伝達率は
√( (1/u^2 + η^2) / (1/u - u)^2 + η^2) )
となります。ここに
η = c/√(mk)、u = ω/√(k/m) で、uは固有角振動数比です。ηは損失係数と呼ばれています。
損失係数はこのモデルではダンパーの減衰係数c に比例しますが、系の装置質量の平方根√mに反比例しています。これでは物質の特性としては相応しくないと思うのですが、ゴムの減衰係数c(やバネ定数k)は、載せた装置の重量によって変わり、損失係数ηは装置重量にかかわらず一定のように見えるのでしょうか。
また防振ゴムの教科書では 上記伝達率を
√( (1 + η^2) / (1 - u^2)^2 + η^2) )
としているものがあります。この場合、η = ω・c/k と置き換えたことに
なりますが、何か根拠があるのでしょうか。
参考:
小野測器さんの
www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/faq/pdf/cf5damping_facter.pdf
除振系ではなく防振系なので方程式が少し違いますが η(ここでは=1/Q=2ζ)は同じです。
http://soil1.civil.tohoku.ac.jp/~uzuoka/sd2007/main_analysis.pdf
http://www.mech-da.co.jp/keisoku/sample.pdf