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4-1-1 固定支承

在文檔中 穿孔樓版之振動特性 (頁 48-51)

由模態頻率數值「表 4-2-1」,可看出第一模態頻率值是隨著厚寬 比增加而變大,第一模態自然頻率之曲線,如【圖 4-1-1】,繪出的圖 型為一拋物線的曲線,但隨厚寬比的增加,頻率增加的速度卻越小,

最終趨近於水平,所有厚度的第一模態圖形皆如【圖 4-1-2】所示,

由 X-Y 平面之正視圖上可看出開孔形狀未改變,所以在水平(XY 平面)

方向位移很微小,由上側下視圖與右側視圖可以看出版中心的 Z 軸垂 直位移最大,且水平 X 軸與垂直 Y 軸的模態圖形僅局限在 Z 軸方向垂 直位移的變化,形成 SIN 半週期函數的形狀,所以厚寬比增加並不會 改變第一模態形狀,但頻率會隨之增加。

第二模態頻率值與曲線,見「表 4-1-2」及【圖 4-1-3】,自然頻 率隨厚寬比增加而增大,但厚寬比大於 0.233 時,則頻率增加速度很 緩慢。觀察不同厚寬比的振動行為,在厚寬比等於 0.025 時,如【圖 4-1-4】所示,X-Y 平面可看出開孔無明顯變形,所以水平方向則無位 移,由圖中的顏色深淺分佈,以 Y 軸為對稱,左右兩邊作 Z 軸上下之 振動, X-Z 平面可看出左右兩邊的 Z 軸垂直位移變化,以水平 X 軸中 點為反曲點,水平 X 軸呈現為反對稱圖形,形成 SIN 單一週期的圖形;

在厚寬比等於 0.05 時,如【圖 4-1-5】所示,X-Y 平面由顏色深淺分 佈,以左上右下之斜對角線為對稱線,分為右上左下兩邊,即當右上 邊部份沿 Z 軸垂直位移正向移動,則左下邊部份沿 Z 軸垂直位移負向 移動, X-Z 平面可看出左右兩邊開孔的 Z 軸垂直位移變化,以水平 X 軸中點為反曲點,水平 X 軸呈現為反對稱圖形,使版在對稱軸上,形 成一個週期 SIN 的形狀;如【圖 4-1-6】與【圖 4-1-7】之改變,當厚

寬比隨著增加,再轉變為水平 X 軸為對稱軸;當厚寬比達到 0.233,

頻率值約為 50Hz,如【圖 4-1-8】所示,振動圖型又以左上右下之斜 對角線為對稱軸,右下左上兩邊作反對稱之垂直上下振動,厚寬比大 於 0.233 後,曲線就呈持平狀態,振動情形如【圖 4-1-9】所示,X-Z 與 Y-Z 平面在 Z 軸位移很小, X-Y 平面開孔有變形,所以 X、Y 水平 方向的位移變大,為水平方向左右振動。

見「表 4-2-3」及【圖 4-1-10】,第三模態頻率值與第二模態頻率 值相同,振動行為如【圖 4-1-11】與【圖 4-1-12】,與第二模態圖形 相同,第二模態與第三模態在自由振動下之振動行為實質相同,所以 模態頻率值也會相同,只是兩模態圖型間相差一 90 度相位角,此種模 態稱之為重覆模態(repeated mode)。方版之所以會產生重覆模態,

乃因方版為一對稱軸,又因方版上開孔的分佈亦出現對稱之狀態,所 以在 X 軸與 Y 軸之 2 維平面上之振動行為,每組之重覆模態均會出現 兩個,同理,球狀或立方體的自由振動每組之重覆必然有三個。

第四模態頻率與曲線,見「表 4-1-4」及【圖 4-1-13】,厚寬比在 0.125 之下,厚寬比與自然頻率成正比,振動行為如【圖 4-1-14】所 示, X-Y 平面可看出在版中心部分顏色為藍色所以沒有位移,兩兩相 鄰開孔之中間實體部份的顏色為紅色,所以 Z 軸的垂直位移也較大,

將版之兩兩相鄰開孔中間實體分為上下左右四部份,當上下部份實體 往 Z 軸的垂直位移下移,則左右部份實體就往上移,呈現反對稱的振 動,在 X-Z 平面與 Y-Z 平面,振動型態類似 1.5 倍的 SIN 週期圖形,

隨厚寬比增加,見【圖 4-1-15】,中間深藍色部份漸漸縮小,表示 Z 軸位移慢慢增大;在厚寬比為 0.125~0.233,頻率值約為 50Hz,振動 情形皆如【圖 4-1-16】所示,位移為 X-Y 平面的水平振動,由在 X-Z 平面與 Y-Z 平面看出 Z 軸方向位移很小;在厚寬比大於 0.233,頻率

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值開始增加,振動情形【圖 4-1-17】,也轉變為以斜對角線為對稱軸,

做反對稱的 Z 軸垂直位移振動。

第五模態頻率與曲線,如「表 4-2-5」及【圖 4-1-18】所示,在 厚寬比小於 0.092 時,厚寬比與自然頻率成正比,見【圖 4-1-19】振 動行為可以看出與第四模態【圖 4-1-15】相同,但是頻率值高於第四 模態頻率,所以可看出圖中版中間部份的顏色為紅色,表示中間部份 在 Z 軸方向也有位移,厚寬比等於 0.092 時,頻率開始維持在約 50Hz,

振動行為如【圖 4-1-20】所示,變成 XY 平面的水平方向振動,當厚 寬比增為 0.125 之後,與第四模態頻率值皆相同,其振動方式也一樣,

如【圖 4-1-16】與【圖 4-1-21】之比較,出現重覆模態,在厚寬比為 0.250,頻率值開始增加,振動圖形如【圖 4-1-22】所示,厚寬比大 於 0.25,皆與第四模態的頻率值及振動行為一樣。

第六模態頻率與曲線,見「表 4-1-6」及【圖 4-1-23】,在厚寬比 小於 0.075 時,厚寬比與自然頻率成正比,振動行為如【圖 4-1-24】

所示,由 X-Y 平面看出四個開孔皆無變形,無水平位移,以斜對角開 孔兩兩為一組,兩組以反方向在 Z 軸上下振動,在 X-Z 平面與 Y-Z 平 面則看出開孔振動型態為反對稱,當厚寬比等於 0.075~0.125 時,頻 率約為 50Hz,振動形態如【圖 4-1-25】所示,振動為 XY 平面的水平 方向振動,厚寬比為 0.133~0.150,頻率隨厚寬比增加,振動圖形如

【圖 4-1-26】所示,在 Z 軸的位移變大,而 XY 平面位移很小,厚寬 比大於 0.150 之後,頻率增加幅度變小,且約維持在 56.5Hz,振動圖 型如【圖 4-1-27】,則是由 X-Y 平面之中心點為旋轉中心,順、逆時 針的來回旋轉,造成開孔部份順著同一方向變形;而 X-Z 平面與 Y-Z 平面則在 Z 軸方向位移很小。

就整體而言前六個模態頻率都是隨厚度變大而上升,隨著厚度增

加,Z 軸變位漸漸減小,所以頻率增加幅度不大,除了第一模態頻率,

後五個模態頻率約達到 50Hz,頻率曲線圖就開始出現持平狀態了,而 且各模態的振動情形都會相同。而第四、五、六模態則是維持相同頻 率值一小段,之後又開始增加,當頻率值維持穩定,則振動情形在 Z 軸方向位移都變很小,在 XY 平面的位移則比較明顯,且各模態的振動 情形都會相同。若頻率增加,則模態振動就為以 Z 軸位移較大,而在 XY 平面的位移則較小。

在文檔中 穿孔樓版之振動特性 (頁 48-51)

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