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第五章 試驗結果與討論

5.6 試驗數據分析

5.6.4 系統之最大水平加速度

於兩種隔振彈簧在縱向與橫向裝置受反覆載重作用下之四組實 驗數據中可求得油壓致動器之極限側向力,利用牛頓第二定律f = ma 可概略求得系統所能承受的最大水平加速度。相關的計算結果亦紀錄 在表5- 5 中。可將此作為未來的動態實驗規劃中之參考。

51

第六章 結論與建議

本試驗採用寬高比約為 30 的設備裝置,避免寬高比過小造成傾 覆現象發生。今於上部構架之四個角落安裝兩種常見之隔振彈簧分別 取縱向與橫向裝置進行反覆載重試驗,將數據結果進行整理與歸納後 得到以下結論與建議:

《1》 在反覆載重試驗作用下,經由整理過後之的數據與圖形得到在 不發生傾覆作用的情況下,不但與預設的南北向之遲滯迴圈呈 現對稱之現象相同,從實驗數據所得之遲滯迴圈中發現就連東 西向亦呈現對稱的現象,並且每個方位的遲滯迴圈其正向加載

、卸載與其反向加載、卸載均呈現反對稱的現象。

《2》 YS1000A 隔振彈簧之縱向裝置相對於橫向裝置,有較大的抵抗 側向力的能力;但其橫向裝置相對於縱向裝置有較大的可變形 性。YS1000B 隔振彈簧之橫向裝置相對於縱向裝置,有較大的 抵抗側向力的能力;但其縱向裝置相對於橫向裝置有較大的可 變形性。

《3》 YS1000A 隔振彈簧當水平加載至隔振彈簧極限承載力時,水平 螺桿發生嚴重的損壞甚至是斷裂。在此時隔振彈簧之整體水平 勁度發生明顯的減少,因此將水平螺桿之嚴重損壞視為達到破 壞階段。YS1000B 隔振彈簧當水平加載至隔振彈簧極限承載力 時,外框與擋板發生嚴重的擠壓造成外框傾斜變形,致使 剪力明顯下降,因此將水平螺桿嚴重損壞視為達到破壞階段。

《4》 在水平加載的情況下,縱向裝置 YS1000A 隔振彈簧其遲滯迴 圈面積均大於YS1000B 的狀況,主因為 YS1000A 的水平螺桿 與外框擠壓提供塑性變形藉此提供消能的作用;但 YS1000B 的 擋板僅提供有限的塑性變形,因此YS1000A 能提供相對於

52

YS1000B 較大的消能面積。

《5》 利用理論推導的軸、側向勁度與實驗數值之比較結果,可知其 與理論公式推導出之數值之誤差範圍均在容許誤差10%以內,

可見理論公式有其參考的效益存在。

《6》 利用單自由度系統推算出之軸、側向自振頻率與理論公式所推 算出之自振頻率兩者誤差亦在容許誤差10%以內。往後可將此 做為動態試驗規劃之參考結果。

《7》 本試驗採用之隔振彈簧原本預計底板為剛性,但在本次試驗中 底板在反覆載重試驗中發生彎曲變形,主因為水平螺桿與外框 間(或擋板與外框間)的束制能力較強。因此相對於底板顯得底 板的勁度較弱,使得隔振彈簧底板的變形在本試驗中較明顯,

倘若欲使底板為剛性,建議可將底板加厚以增加其剛性。

《8》 YS1000A 隔振彈簧在本次試驗中縱向裝置之水平螺桿,在較大 側力作用下發生嚴重的傾斜變形甚至斷裂破壞,若欲增強隔振 彈簧 YS1000A 抵抗側向力的能力,建議設計多組水平螺桿。

《9》 本試驗將隔振彈簧固定在轉接板上的固定螺栓為國家地震中心 所使用的高強度螺栓,而非常用隔振彈簧所提供之固定螺栓,

因此建議往後採用真實狀態下的隔振彈簧固定螺栓進行模擬。

《10》 本試驗採用寬高比約為 30 的設備裝置,以避免因為寬高比過 小造成傾覆現象發生。今後可考慮真實機電設備進行試驗,以 模擬真實使用情況下在反覆載重作用,或探討不同寬高比的設 備裝置進行分析,進行力學行為之研究與探討。

《11》 本試驗僅針對擬靜態反覆載重試驗,探討寬高比為 30 之設備 裝置,因此可將本試驗之初步結構進一步規劃到動態試驗研 究中,進而探討在真實的地震作用下隔振彈簧的動力特性以 及相對應之反應。此外也可增加其他元件例如加裝液態黏性 阻尼以增加阻尼值以提升設備的耐振效益。

53

參考文獻

【1】 陳閔富,〝設備隔振基座之反覆載重試驗研究〞碩士論文,台 灣科技大學,2008。

【2】 Saeed Fathali. and AndéFiliat rault.,〝Experimental Seismic Performance Evaluation of Isolation/Restraint System for Mechanical of Equipment,Part 1:Heavy Equipment Study〞, Technical Report MCEER-07-0007,National Center for

Earthquake Engineering Research,Buffalo, New York,2007.

【3】 李京翰,〝非結構構件耐震設計準則之演進〞,碩士論文,台 灣科技大學,2007。

【4】 張尚文,〝隔震機械之耐震評估與鋼纜補強方案研究〞,碩士 論文,成功大學,1996。

【5】 邱瑜燕,〝醫院維生設備之動力特性是別與抗震安全分析-以 嘉南地區醫院為例〞,碩士論文,成功大學,1994。

【6】 林淸安,〝Pro/ENGINEER 野火 3.0 動態機構設計與模擬〞,

臺北市 旗標,2006。

【7】 林淸安,〝Pro/Engineer Wildfire3.0 零件設計基礎〞,臺北市 旗標,2006。

【8】 洪立群,〝實戰Pro/ENGINEER WildFire 工程圖〞,台北市 : 知 城數位科技, 2002。

【9】 翁明傑,〝改良式摯震型彈簧式避震器的性能評估與使用設計

54

流程之研究〞,碩士論文,成功大學,2003。

55

開放式束制型 隔振器

冷卻水塔

單一彈簧 隔振器

供水馬達

抽風機

單一彈簧 隔振器

1- 1 醫院常見的彈簧隔振器

56

h

P

2 h θ

π y

z O O

'

A

2- 1 彈簧軸向受力正視圖

h

M

0

P

2 h θ

π

y

z O O

'

A

2- 2 彈簧側向受力正視圖

57

2- 3 彈簧俯視圖

x( ) i G y( ) G j

θ

θ

θ β G

α G

r

'

O O

A cos sin

sin cos i

j

θ β θ α θ β θ α

= ⋅ − ⋅

= ⋅ + ⋅

G G G

G G G

(線圈法線方向) (線圈切線 方向)

2- 4 座標轉換關係示意圖

58

2 4 6 8 10

0 0.5 1 1.5 2 2.5

h/r=0.4 h/r=0.8 h/r=1.2 h/r=1.6

number of spring coil (n)

stiffness ratio (Kx/Kz)

2- 5 軸側向勁度比關係圖

59

3- 1 位移計

3- 2 YS1000B 結構圖

60

Unit:mm

(a)

(b)

3- 3 (a)外層彈簧尺寸圖 (b)內層彈簧尺寸圖

61

3- 4 各頻道連接位置圖

3- 5 整體試驗構架示意圖

62

( a)

( b)

63

( c)

3- 6 整體試驗構架詳細尺寸圖

(a)前視圖 (b)俯視圖 (c)側視圖

64

( a)

( b)

65

( c)

3- 7 各轉接板示意圖與工程圖 (a)#1 轉接板 (b)#2 轉板 (c)# 3 轉接板

3- 8 YS1000A 縱向架構圖

66

3- 9 YS1000A 橫向架構圖

3- 10 YS1000B 縱向架構圖

67

3- 11 YS1000B 橫向架構圖

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400

Time history(sec) -50

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

Amplitude of vibration(mm)

彈簧之

側向勁度 額外束制+彈簧側向勁度

3- 12 反覆載重之三角波

68

Shear force (KN)

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Shear force (KN)

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Displacement(mm)

4- 2 西北側 YS1000A 縱向受力遲滯迴圈

69

Shear force (KN)

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Shear force (KN)

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Displacement(mm)

4- 4 西北側 YS1000A 橫向受力遲滯迴圈

70

Shear force (KN)

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Shear force (KN)

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Displacement(mm)

4- 6 西北側 YS1000B 縱向受力遲滯迴圈

71

Shear force (KN)

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Shear force (KN)

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Displacement(mm)

72

4- 9 YS1000A 縱向受力擠壓變形圖

73

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

74

4- 12 YS1000A 橫向受力擠壓變形圖

75

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

76

4- 15 YS1000B 縱向受力擠壓變形圖

77

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

78

4- 18 YS1000B 橫向受力擠壓變形圖

79

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

80

油壓製動器 加載方向

固定螺栓對底板間的束制

兩側外框對螺旋彈簧的束制 兩側外框對水平螺桿的束制

隔振彈簧

受力方向

4- 21 YS1000A 縱向受力隔振彈簧束制條件

81

油壓製動器 加載方向

隔振彈簧 受力方向

固定螺栓對底板間的束制 兩側外框對水平螺桿的束制

4- 22 YS1000A 橫向受力隔振彈簧束制條件

82

油壓製動器 加載方向

隔振彈簧 受力方向

固定螺栓對底板間的束制 兩側外框對Restraint 的束制

兩側外框對Restraint的束制

4- 23 YS1000B 縱向受力隔振彈簧束制條件

83

油壓製動器 加載方向

隔振彈簧 受力方向

兩側外框對Restraint的束制

固定螺栓對底板間的束制

 

4- 24 YS1000B 橫向受力隔振彈簧束制條件

84

Longitudinal direct ion-Displacement Transverse direction-Displacement

Longitudinal direct ion-Displacement Transverse direction-Displacement

5- 2 YS1000A 西北側縱向與橫向側向位移歷時圖

85

Longitudinal direction-Shear force Transverse direction-Shear force

5- 3 YS1000A 東北側縱向與橫向側向剪力歷時圖

Longitudinal direction-Shear force Transverse direction-Shear force

5- 4 YS1000A 西北側縱向與橫向側向剪力歷時圖

86

Longitudinal directi on Transverse direction

Longitudinal directi on Transverse direction

5- 6 YS1000A 西北側縱向與橫向單一遲滯迴圈

87

10cm

3.7cm

7. 3c m

3.7cm

0.4cm

3.7cm

7. 3c m

3.7cm

10cm

0.4cm

88.85cm

4

I

橫向

=

660.304cm

4

I

縱向

=

5- 7 YS1000A 縱向、橫向慣性矩

b

s.c.

b t

c d c

p

p T=P(c+d)

s.c.

對稱軸

5- 8 YS1000A 隔振彈簧扭矩

88

p

T=P(c+d)

s.c.

5- 9 YS1000A 隔振彈簧橫向受力之動態扭轉

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Time history(sec)

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30

Displacement(mm)

Longitudinal direct ion-Displacement Transverse direction-Displacement

5- 10 YS1000B 東北側縱向與橫向側向位移歷時圖

89

Longitudinal direct ion-Displacement Transverse direction-Displacement

Longitudinal direction-Shear force Transverse direction-Shear force

5- 12 YS1000B 東北側縱向與橫向側向剪力歷時圖

90

Longitudinal direction-Shear force Transverse direction-Shear force

5- 13 YS1000B 西北側縱向與橫向側向剪力歷時圖

Longi tudi nal direction Transverse direction

5- 14 YS1000B 東北側縱向與橫向單一遲滯迴圈

91

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Displacement(mm)

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Shear force(KN)

Longi tudi nal direction Transverse direction

5- 15 YS1000B 西北側縱向與橫向單一遲滯迴圈

0.5cm

4.5cm

0.5cm 4.5cm

6.4cm

5- 16 YS1000B 縱向、橫向慣性矩

I =60.5cm

縱向 4 I =73.44cm橫向 4

92 s.c.

p

對稱軸

s.c.

對稱軸

r d r

p T=P(c+d)

5- 17 YS1000B 隔振彈簧扭矩

p s.c.

T=P(c+d)

5- 18 YS1000B 隔振彈簧橫向受力之動態扭轉

93

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Displacement(mm)

Longitudinal dir ection YS1000A(E N)

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

94

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Shear force (KN)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Displacement(mm)

Trans vers e direction YS1000A(W N) YS1000B(WN)

5- 22 西北側之縱向隔振彈簧 YS1000A 與 YS1000B

95

5- 23 YS1000A 隔振彈簧縱向破壞圖

5- 24 YS1000A 隔振彈簧橫向破壞圖

96

5- 25 YS1000B 隔振彈簧縱向破壞圖

5- 26 YS1000B 隔振彈簧橫向破壞圖

97

附表

3- 1 YS1000A(B)彈簧材料性質

YS1000A 與 YS1000B 隔振彈簧之螺旋彈簧材料性質

材質 密度 ρ 楊氏係數E 蒲松比 υ 熱膨脹係數 α

SAE9254 (矽鉻合金鋼線)

7850kg/m3 210Gpa 0.29 10.72×10-6

98

3- 2 各頻道位置與代表之量測反應

頻道 儀器 備註 量測反應

1 測力計 LA1 東北向軸力

2 測力計 LA2 東南向軸力

3 測力計 LA3 西北向軸力

4 測力計 LA4 西南向軸力

5 測力計 LS1 東北向剪力

6 測力計 LS2 東南向剪力

7 測力計 LS3 西北向剪力

8 測力計 LS4 西南向剪力

9 Temposonics II 位移計 T1EN 東北向水平位移

10 Temposonics II 位移計 T2ES 東南向水平位移

11 Temposonics II 位移計 T3WN 西北向水平位移

12 Temposonics II 位移計 T4WS 西南向水平位移

13 拉線式位移計 D1EN 東北向水平位移

14 拉線式位移計 D2ES 東南向水平位移

99

15 拉線式位移計 D3WN 西北向水平位移

16 拉線式位移計 D4WS 西南向水平位移

17 拉線式位移計 DV1EN 東北向垂直位移

18 拉線式位移計 DV2ES 東南向垂直位移

19 拉線式位移計 DV3WN 西北向垂直位移

20 拉線式位移計 DV4WS 西南向垂直位移

100

5- 1 隔振彈簧軸向勁度關係

比較類別

實驗名稱 實驗值(Kg/mm) 理論公式(Kg/mm) 實驗勁度V.S.理論勁度

誤差(%)

YS1000A 縱向 42.66 9.36

YS1000A 橫向 35.90 38.67 7.71

YS1000B 縱向 36.23 6.71

YS1000B 橫向 36.30 6.53

5- 2 隔振彈簧側向勁度關係

比較類別 試驗名稱

實驗勁度 (KN/mm)

理論勁度 (KN/mm)

實驗勁度V.S.理論勁度 誤差(%)

YS1000A 縱向 0.0822 4.0430

YS1000A 橫向 0.0834 0.0789 5.4509

YS1000B 縱向 0.0830 4.8027

YS1000B 橫向 0.0733 7.5930

101

5- 3 隔振彈簧軸向自振頻率關係

試驗名稱 質量 (kg)

試驗自振頻率 (HZ)

軸向理論公式 自振頻率(HZ)

實驗值 V.S.理論值 誤差(%)

YS1000A 縱向 3.82 4.79

軸 振 YS1000A 橫向 725 3.51 3.64 3.78 向 頻 YS1000B 縱向 3.52 3.30

YS1000B 橫向 3.53 3.21

5- 4 隔振彈簧側向自振頻率關係

試驗名稱 質量 (kg)

實驗自振頻率值 (HZ)

縱向理論公式 自振頻率(HZ)

實驗值 V.S.理論值 誤差(%)

YS1000A 縱向 1.69 2.04

側 振 YS1000A 橫向 725 1.71 1.66 2.76 向 頻 YS1000B 縱向 1.70 2.49

YS1000B 橫向 1.60 3.73

102

5- 5 系統之最大水平加速度

試驗名稱 F(N) m(Kg) a(gal)

YS1000A 縱向 59975.46 2900.00 2068.12 2.11 YS1000A 橫向 61575.63 2900.00 2123.30 2.16 YS1000B 縱向 74530.16 2900.00 2570.01 2.62 YS1000B 橫向 70989.62 2900.00 2447.92 2.50

出席國際會議報告書

14 World Conference on Earthquake Engineering (14WCEE) 發表論文題目:使用黏性阻尼器於晶圓廠之耐震補強設計

Seismic Retrofit of Microelectronics Factories Using Viscous Dampers 一、 參加會議經過

世界地震工程研討會(World Conference on Earthquake Engineering, 簡稱WCEE)係由 國際地震工程學會(International Association for Earthquake Engineering, 簡稱IAEE)指導推 動,每四年舉辦一次,是地震工程學術研究最重要、規模最大的國際盛會,研討會主辦權 採申請制,再經由IAEE會員依據申請國所提規劃書內容評選投票產生,能獲得主辦權亦象 徵一種國家及主辦城市的殊榮。至今WCEE已14屆,由中國北京負責主辦工作,本屆會議 共收錄約5000篇學術研究論文,創下WCEE舉辦以來的歷史紀錄,內容涵蓋:lessons learned from recent earthquakes, observation and analysis of ground motions, engineering seismology, geotechnical engineering, Structural engineering, lifeline systems, Seismic hazard analysis and zonation, Seismic codes and standards, Earthquake risk reduction for urban and rural areas, Social and economic impacts of earthquakes, Emerging technologies in earthquake engineering, Experimental studies, Earthquake and multi-hazards, Numerical methods in earthquake engineering, Tsunami等;另,特別專題(Special Sessions)也規劃了以下主題:Earthquake Risk

& Insurance, Researches on Earthquake Prediction, Earthquake Risk in Low and Medium Seismicity Regions, Open Seismic Risk Analysis, Spectacular Projects of Base-Isolated Buildings, Spectacular Projects of Passively-Controlled Buildings, Earthquake Early Warning System, Recent Contributions of the China-US Cooperative Research Program in Earthquake Engineering, Historical Aspects of Earthquake Engineering, Architecture and Earthquake Engineering, Earthquake Engineering Research and Practices in Seasonally Frozen and Permafrost Conditions, Long-period ground motions and their impacts on large-scale structures, Assessment and Rehabilitation of Historical Buildings, Seismic Design of Wood Frame Buildings, Seismic Aspects of Large Embankment and Concrete Dams, Seismic Design Optimization, Collapse simulation and seismic assessment of existing reinforced concrete buildings - Realistic experimental verification and rigorous analytical modeling, NEES Collaboratory Research Advances, NEES Collaboratory Innovations in Research Methods, E-Defense Steel - Full-Scale Shake Table Tests and Analyses on Conventional, Value-Added, and Innovative Multi-Story Steel Buildings, E-Defense Bridge - Verification of Seismic Performance of Bridge Structures Utilizing Large-Scale Shaking Table, International Collaboration - Experiences and Challenges for Sharing

Large-Scale Testing Facilities and Sharing and Disseminating Experimental Information, Earthquake Disaster Mitigation on Non-engineered Houses, Fire Resistance of Structures Subsequent to Seismically Induced Damage, Seismic Risk Reduction of Operational and Functional Components for Buildings, Quantifying Seismic Resilience, Information Networking on "Implementation Technology" for Earthquake Disaster Reduction - with a framework from the Disaster Reduction Hyperbase (DRH) Initiative, Information sharing and educational initiatives for improving global seismic safety, Dr. Kobori Memorial Session, From Kyoto to Beijing: 20 years of structural control, Recent Geotechnical Findings in Destructive Near-Field Earthquakes, IASPEI-IAEE Special session on “Dialogue Between Seismologist and Earthquake Engineers On Effective Earthquake Risk Reduction Implementation”, Experimental and analytical investigation of near-source effects on structures, Seismic Technologies for Rural Dwellings and Model Projects, ASCE Special session以及Wenchuan Earthquake Special Session(汶川地震專題報 告)。

本次會議於十月十三日至十月十七日舉行,舉辦地點在北京昌平區九華山莊,本人於 十月十三日到達會場完成報到手續,本研討會屬於國際性研討會,與會的人來自世界各地,

彼此進行技術性與知識上交流實屬難能可貴的機會,故可以在會場見到許多人的互動。由

彼此進行技術性與知識上交流實屬難能可貴的機會,故可以在會場見到許多人的互動。由

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