第四章 反覆載重試驗
4.4 試驗結果初步觀察
本節根據現場觀察，並簡化
(
每個迴圈最大受力值)4.3
節所輸出遲滯 迴圈圖，簡化後結果如圖4.12~
圖4.15
所示，將觀測彈簧避振器(YS-2400A)
不同受力行為劃分為下列各階段逐一探討之，其詳述如下：
TEST 1. 彈簧避振器 (西北側):
發電機之西北側
YS-2400A
彈簧避振器的縱向受力單一遲滯迴圈圖如 圖4.12
所示，各階段之探討如下：A-B 階段 :
油壓致動器啟動後開始正向加載，受到油壓致動器施力於發電機上，
發電機開始正向移動，伴隨著發電機的移動，彈簧避振器和發電機的 接觸面－承重蓋板也產生位移，在此階段之水平剪力全由彈簧的側向 勁度去抵抗。當位移達到
3mm
時，螺桿開始碰觸到外框之孔內橡膠 墊圈，使得彈簧避振器的勁度略為提升(如圖 4.16)。B-C 階段 :
油壓致動器持續正向加載，螺桿不斷擠壓橡膠墊圈，使得彈簧避振器 的勁度緩慢上升，直到承重蓋板位移量達到
6mm
，螺桿透過橡膠墊30
圈接觸到彈簧避振器之外框，此時由彈簧側向勁度和外框共同承受水 平剪力，為彈簧避振器提供額外側向束制的勁度，並使側向勁度趨於 定值。在過程中，螺桿與橡膠墊圈碰撞擠壓處之反力，致使螺桿與承 重蓋板接合處開始承受彎矩，並使螺桿產生些微彎曲變形，造成螺桿 和承重蓋板接合處之螺牙磨損(如圖 4.17)。
C-D 階段 :
由於螺栓和承重蓋板螺孔存在孔隙
(
承重蓋板之螺孔為15mm
，螺栓直徑為
12mm)
，當側向水平剪力克服承重蓋板和連接板之間的摩擦力，此時連接板持續水平移動，但側向剪力卻無法有效傳遞至彈簧避 振器上，因此造成位移持續增加但水平側力下降的情形產生
(
如圖 4.18)
。D-E 階段 :
油壓致動器持續正向加載，此時受到螺栓已接觸至螺孔邊緣影響，勁 度開始回升，螺桿與承重蓋板接合處，而開始產生轉動，此時螺桿與 承重蓋板接合界面處進一步磨損。當水平側向力克服螺旋彈簧底部與 基座之間摩擦力，開始產生些微側向滑動，但由遲滯迴圈圖觀察，可 發覺此階段螺旋彈簧滑動所造成強度影響不顯著。伴隨承重蓋板持續 位移的關係，使得螺桿抵住外框，並且使外框開始承受垂直載重，另 一方面原先螺旋彈簧垂直載重部分被外框承受，由於受到發電機傾覆 的影響，螺旋彈簧壓縮量增加，且螺旋彈簧開始產生些微傾覆
(
如圖 4.19)
。E-F 階段:
油壓致動器開始正向卸載，受到螺旋彈簧開始由些微傾覆狀態逐漸恢 復水平狀態之影響，垂直載重也逐漸轉回由螺旋彈簧承受；同時在螺 桿與外框架之間作用力逐漸減小，降低螺桿旋轉角，但仍殘留著明顯 的旋轉位移。在持續正向卸載情況下，螺桿於
F
點處與外框完全分離。31
F-G 階段 :
油壓致動器持續正向卸載，橡膠墊圈的形狀恢復至未受力狀態，螺桿 與橡膠墊圈逐漸分離，回復到未受束制階段，此階段側向水平側向力 全由螺旋彈簧之勁度抵抗。
G-H 階段 :
此階段承重蓋板回到原點，螺旋彈簧受到完整的軸向力，軸向壓縮量 增加。在開始反向加載時，螺桿由於受到之前正向加載時的殘餘旋轉 位移並未回復，故會比正向加載時更早接觸到橡膠圈
(
如圖 4.20)
。 H-I 階段 :帶有殘餘旋轉位移的螺桿擠壓到橡膠圈，透過橡膠圈開始碰觸到外框 架，消除螺桿殘餘位移並復位。因為螺栓和承重蓋板之螺孔存在孔隙
(
連接板之螺孔為15mm
，螺栓直徑為12mm )
之影響，當承重蓋板和 連接板之間的摩擦力小於側向水平力時，側向水平剪力無法有效傳遞 至彈簧避振器上，故於此階段彈簧之勁度為負值(
如圖 4.21)
。 I-J 階段 :油壓致動器持續反向加載，螺栓開始接觸到螺孔邊緣，迫使彈簧避振 器水平勁度開始回升，螺桿與承重蓋板接合界面處產生轉動且磨損，
造成螺桿反向旋轉位移。此外，螺旋彈簧之高度相較於正向加載
D-E
階段略有抬升情況(
如圖4.22)
。J-K 階段 :
油壓致動器開始反向卸載，彈簧由抬升狀態逐漸恢復正向受載之狀 態，同時在螺桿與外框架之間作用力與反作用力逐漸減小，並且降低 螺桿反向旋轉量。
K-A 階段 :
32
油壓致動器持續反向卸載，在
K
點處，由於螺桿和外框產生分離之 影響，使得彈簧避振器之束制條件消失，但螺桿殘餘旋轉位移並未回 復，此時側向水平力全由彈簧勁度抵抗，故在此階段勁度較J-K
階段 勁度為小，此時承重蓋板也逐漸回到中心的位置。TEST 1. 彈簧避振器 (東南側):
發電機之東南側
YS-2400A
彈簧避振器的縱向受力單一遲滯迴圈圖如 圖4.13
所示，各階段之探討如下：A-B 階段 :
油壓致動器啟動後開始正向加載，彈簧避振器頂部之承重蓋板產生位 移，原本此階段之水平側向力該由螺旋彈簧的側向勁度去抵抗，但由 於受到之前反覆載重之影響，使得螺桿變形尚未回復，並提前碰觸到 外框之橡膠墊圈，迫使彈簧避振器的勁度開始提升。
B-C 階段 :
油壓致動器持續正向加載，受到螺桿變形之影響下，使得螺桿提早碰 觸到彈簧避振器之外框，此時之水平剪力由彈簧側向勁度和外框共同 承受，且側向勁度趨於定值。在過程中，螺桿與橡膠墊圈碰撞擠壓處 之反力，以螺桿與承重蓋板接合處為力矩中心，產生彎矩，使螺桿產 生些微彎曲變形，並且造成螺桿和承重蓋板接合處之螺牙磨損。
C-D 階段 :
受到螺栓和承重蓋板螺孔存在孔隙
(
承重蓋板之螺孔為15mm
，螺栓直徑為
12mm )
影響，當承重蓋板和連接板之間的摩擦力小於側向水平力，此時連接板持續水平移動，但承重蓋板受螺孔間隙影響，不隨 連接板移動，使得水平側力無法傳遞至基座，因此造成位移持續增加 但水平側力下降的情形產生。
33
D-E 階段 :
油壓致動器持續正向加載，螺栓頂到承重蓋板螺孔邊緣影響，勁度開 始回升，螺桿與承重蓋板接合處，亦開始產生轉動，且螺桿與承重蓋 板接合界面處進一步磨損。另一方面受到油壓致動器加載方式之影 響，螺旋彈簧之高度有略為提高之趨勢。
E-F 階段:
油壓致動器開始正向卸載，由於螺旋彈簧開始由抬升狀態逐漸恢復水 平壓縮狀態之影響，垂直載重也逐漸轉回由螺旋彈簧承受；同時在螺 桿與外框架之間作用力逐漸減小，使得螺桿殘餘旋轉位移開始稍微回 復，但仍有明顯的變形。在持續正向卸載情況下，螺桿於
F
點處與外 框架脫離。F-G 階段 :
油壓致動器持續正向卸載，螺桿與橡膠墊圈逐漸分離，回復到未受束 制階段，此階段側向水平側向力全由螺旋彈簧之勁度抵抗。
G-H 階段 :
此階段承重蓋板先是回到原點，螺旋彈簧受到完整的軸向力，軸向壓 縮量增加，在開始反向加載時，彈簧開始提供側向勁度去抵抗側力，
並在位移量達到
3mm
時，螺桿開始接觸到橡膠墊圈，並使彈簧避振 器勁度提升。H-I 階段 :
螺桿擠壓到橡膠圈，並在位移量達到
6mm
時透過橡膠圈開始碰觸到 外框架，此時變形螺桿逐漸恢復到尚未變形之位置。I-J 階段 :
34
油壓致動器持續反向加載，螺桿與承重蓋板接合界面處產生轉動且磨 損，螺桿整體則有彎曲變形之情況，同時螺旋彈簧在此階段有傾覆之 情形，且彈簧之高度相較於正向加載階段
D-E
為低。J-K 階段 :
油壓致動器開始反向卸載，彈簧由傾覆狀態逐漸恢復水平狀態，同時 在螺桿與外框架之間作用力與反作用力逐漸減小，且螺桿彎曲變形開 始稍微回復。
K-A 階段 :
油壓致動器持續反向卸載，在
K
點處，由於螺桿和外框產生分離之 影響，使得彈簧避振器之束制條件消失，但螺桿還殘留著些許變形未 回復，此時側向水平力全由彈簧勁度抵抗，故在此階段勁度較J-K
階 段勁度為小，此時承重蓋板也逐漸回到中心的位置。TEST 2. 彈簧避振器+橡膠抗震器(西北側):
發電機之西北側
YS-2400A
彈簧避振器的縱向受力單一遲滯迴圈圖如 圖4.14
所示，各階段之探討如下：A- B 階段 :
油壓致動器開始正向加載，使得發電機產生正向位移，彈簧避振器和 發電機的接觸面－承重蓋板也隨之移動，在此階段側向剪力全由螺旋 彈簧之側向勁度去抵抗。當位移達到
3mm
時，螺桿開始擠壓到橡膠 墊圈，使得彈簧避振器的勁度提高。在橡膠抗震器部分，受到兩鉸接 部分與橡膠墊圈間之間隙為3mm
影響，橡膠抗震器在位移達3mm
之 後開始提供整個隔振系統之勁度。將兩試驗結果做比較，可發現此階 段等同於TEST 1
之A-B
階段。B-C 階段 :
35
油壓致動器持續正向加載，當螺桿和橡膠圈擠壓到
6mm
時，橡膠墊 圈開始有硬化現象，螺桿透過橡膠圈開始碰觸到外框，為彈簧避振器 提供額外側向束制的勁度。此時螺桿與承重蓋板接合處等同於力矩中 心，螺桿與橡膠圈碰撞擠壓處對螺桿與承重蓋板接合處造成一彎矩。受到橡膠抗震器勁度提供之影響，在相同油壓致動器施力條件下，此 試驗相對於
TEST 1
之位移量較小，螺牙損傷也較小。至於在彈簧部 分，則有些微傾覆現象。C-D 階段 :
當位移達到
C
點時，油壓致動器開始正向卸載，螺桿和外框之間的 作用力和反作用力隨著油壓致動器之卸載而逐漸減少，且彈簧避振器 上部之承載力逐漸轉至彈簧上。D-E 階段 :
油壓致動器持續反向卸載，在
D
點處螺桿已與外框架的橡膠墊圈脫 離，承重蓋板重心開始往彈簧避振器中心移動，此時彈簧由傾覆狀態 逐漸恢復成水平狀態，軸向力和油壓致動器所輸出的側向力全由彈簧 勁度去抵抗，此時進入彈性卸載階段。E-F 階段 :
E-F 階段 :