ハンマリング試験により固有モードを抽出する場合、はじめの一歩となるのが伝達関数の計測です。この伝達関数のピーク周波数から固有モードを抽出しますが、明瞭なモードシェイプが現れないことがあります。これはピーク周波数が計測する点（応答点）によって変化していることで生じます。応答点によってピーク周波数が異なるというのは、計測対象となる供試体の非線形性の他、加振力が大きすぎる場合や質量の大きい加速度センサー（ピックアップ）が取り付けられている場合にも生じます。加速度センサーにはさまざまなサイズのものがあり、基本的には、できる限り軽量のものが望ましいのですが、3軸センサーの質量は最小でも1グラムなため、1グラムによって周波数が変動する場合は、それよりさらに小さな質量0.2グラムのものを使用します。ただし、0.2グラムは1軸のため、全応答点の計測に時間を要します。固有モード抽出の際、ご参考にしていただけましたら幸いです。

実測された振動をコンピュータで再現するとき、共振周波数は再現するものの周波数応答波形（伝達関数）で見ると波形の傾向が再現されないことがあります。たとえば、削りだし部品や鋳物部品など、単一部品では波形を再現するところが、複数結合すると波形が再現しない、といったケースです。このような現象は、部品結合部の減衰（構造減衰=損失係数）が波形のピーク周波数を変化させているために生じることが多いです。複数結合された系の共振周波数が実測値を再現していないということではないため、メッシュモデルではなく、その部品結合部に減衰要素を追加することで波形傾向が再現するようになることがあります。ご参考にしていただけましたら幸いです。

バー要素が使われる箇所

近年では使用頻度が少なくなってきているバー要素ですが、押し出し型材を組み合わせて構成される大型構造物では、まだまだバー要素が用いられています。部材結合部の局所的な剛性を再現する上ではソリッド要素でモデル化する方が有利ではありますが、節点数が膨大となって計算時間がかかってしまいます。バー要素は計算機の性能が今ほど高くなかった30年ほど前までは短時間で結果を出せるという点で様々な構造モデルで使用されていました。

バー要素のその他のメリット

断面積、断面2次モーメント、およびねじり定数（断面2次極モーメント）で構造を表現できるバー要素は、簡単な断面形状であれば暗算でも曲げ剛性やねじり剛性を算出できます。このような暗算は解析結果の妥当性をチェックする上でとても役立ちます。「断面2次モーメントが何パーセント変化したから共振周波数は何パーセント程度変化するはず」といったようにチェックすることができます。これは共振周波数を実測する場面では、計測される周波数がおおよそ何ヘルツくらいになりそうかを予測することができるため、実験結果の妥当性チェックにも役立ちます。

BNCケーブル

ハンマリング試験においてインパルスハンマ（インパクトハンマ）や加速度ピックアップ（振動センサ）をFFTに接続する際にBNCケーブルを使用します。

BNCケーブルはBNCプラグ（コネクタ）、導線（信号線）、絶縁体、および外皮から構成されるケーブルのことです。外皮にはPVC、ポリウレタン、テフロンなどが用いられています。ケーブル自体はしっかりした外皮で覆われており安心感があるのですが、一方で、長いケーブルを取り廻す際には少し注意を要します。

ハンマリング試験への影響

ハンマリング時に正常にトリガーがかからない、または加速度信号に大きなノイズが生じるような場合、BNCケーブルの接触不良が関与していることがあります。この接触不良は、詳しく調べたわけではありませんが、ケーブルのねじれによってBNCプラグ結線部で導線が回転することによって生じているようです。この接触不良はしばらくすると改善し、またしばらくすると発生するという定常性に乏しいことが多いため、なかなか気づきにくく、ハンマリングの仕方に原因があるように思って何度も計測をやり直して時間を浪費してしまうことがあります。

このようなBNCケーブルの接触不良を防ぐには、BNCプラグとケーブルの結線部に生じるねじれを極力小さくすることです。特にケーブルを巻いて収納する際にはねじれやすいので、無理な巻き方を避けるなど慎重さが求められます。