研究内容

インフラ施設の振動可聴化

ここではインフラ施設の振動の可聴化について紹介します.(音を聞くことができます)

再生ボタン→

~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

 

音とは空気の振動です.これと同じように地震により地盤や構造物も振動しますが,人には聞こえません.これは,人間の可聴範囲が関係しており,人間は振動数が20Hzから20KHzの範囲でしか音が聞こえません.構造物の振動は主に0.3Hzから10Hz程度であり,人間には聞こえず,コウモリの超音波なども同じ理由で聞くことができません.振動数は1秒間に揺れる回数です.


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

本来は聞こえないはずの振動である,構造物の振動の音を聞くことをここでは行っています.デジタルの振動観測記録の時間刻みを小さく仮定することにより,振動数を可聴範囲まで大きくします.振動数と時間には反比例の関係があります.


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

橋梁などの振動データを可聴範囲へ変換します.シンセサイザーの鍵盤に音を割り当てて高い振動数あるいは低い振動数の音にします.

シンセサイザー:電子的にさまざまな音を合成(作り出す)楽器のこと.理論上どのような音でも作り出すことができる


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

兵庫県南部地震を音に変換

兵庫県南部地震:内陸で発生した直下型地震である.破壊した断層付近で非常に大きな揺れを生じ,神戸市を中心とした阪神地域および淡路島北部で甚大な被害を受けた.神戸市中央区の神戸海洋気象台では,最大加速度818gal(南北成分)を観測した.

直下型地震であり,継続時間はさほど長くはない.

再生ボタン→

~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

高速道路,高架橋の交通振動を音に変換する.地震とは違い定常的な振動となっている.

再生ボタン→

~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

ピアノの音

再生ボタン→

フルートの音

再生ボタン→


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

ピアノの方が卓越振動数が明確であり,一定の間隔.

地震の方は卓越振動数帯が広い(黄色の部分).

ピアノの音

再生ボタン→


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

音とは3要素から構成される.音の大きさは振幅の大きさ,高さは振動数の高低,音色は基音と倍音構成で決まる.①と②のグラフを比較すると,振動数が①の方が低くより低い音になる.


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

振動数帯が広いと,基音がはっきりしないため,楽器のような音程は得られない.右下のグラフのピアノのような卓越振動数が一定の間隔で存在すると音色を感じる.


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

FEM(有限要素法):有限要素法とは,数値解析の手法のうち,対象を微小で単純な要素の集合体とみなして,各要素に分割して要素ごとの解析を行い,全体の挙動の近似値を求める手法のことである.

レーレー減衰:高振動成分を考慮しない,減衰.


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

減衰比による音の違いです.

減衰比0.001の場合の音

再生ボタン→

減衰比0.01の場合の音

再生ボタン→


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

地盤や構造物の振動を使った音楽を作成します.減衰比は0.001と0.01です.

減衰比0.001の場合の音楽

再生ボタン→

減衰比0.01の場合の音楽

再生ボタン→


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

TMD:振動を制御したい建物や機械に対して,Mass(おもり・付加重量)をDamper(ダンパー)とバネを介して取り付け,重量調整やバネを調整して固有振動数を最適にTuned(調整)し,建物や機械が受ける風や地震,あるいは他の振動をMassが揺れることで吸収して,建物や機械の振動を抑えるシステムです.


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・

TMDを用いた音の違いです.

TMDなしの音

再生ボタン→

TMDなしの音で作成した音楽

再生ボタン→


~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・~・