【振動噪音產學技術聯盟】網頁導覽影片

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振動噪音產學技術聯盟

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一般化阻尼系統之僅自由振動響應模態分析方法之發展與應用

          本文主要是發展以結構之自由振動響應求得模態參數之方法,並針對一般化阻尼結構進行分析。首先假設系統自由度之位移響應加速度響應皆可量測求得,透過不同之數值微積分方法可以得到結構之加速度以及速度響應矩陣,將獲得之響應矩陣帶入發展之方法中,將可以求得結構之模態參數,同時針對 不同感測器選擇所發展之數值微積分方法加以介紹說明,以使得發展之一般化阻尼系統之MAFVRO方法可適用於不同感測器模式,最後介紹以一般化阻尼 系統之MAFVRO方法進行模態參數預測之流程與程式發展架構。文中以3個及10個自由度系統數值分析結果,與理論分析結果比較,來驗證一般化阻尼系 統之MAFVRO方法之適應性以及可行性。透過發展 的方法可以成功的以輸出響應資料求得離散系統 。

屏東科技大學機械工程系所  振動噪音實驗室
實驗室主持人:王栢村教授
聯絡信箱:wangbt@mail.npust.edu.tw
聯絡電話:08-7703202 #7017 / 7036
實驗室網站:http://140.127.6.133/lab/

大客車車體結構焊接之模擬與分析-(I) 結構剛性分析

       本研究採用電腦輔助工程分析(CAE)技術探討大客車車體結構之焊接模擬與分析以及對結構剛性的影響,比較四種焊接方式對車體結構剛性的影響,包括:全焊、標準焊、焊道長度比25.1%、16.7%,並探討車輛在行駛中所遭遇的各種負載情況包括:彎曲剛性扭轉剛性、急減速與急轉彎所產生之慣性力等條件之作用下四種焊接結構產生之最大von Mises 應力與變形。本分析模型包括車體鋼骨結構、底盤大樑結構、地枕結構、引擎與變速箱、油箱以及焊道。車體結構之材料採用SPS30鋼管,焊接材料採用廣泰KM-56實心焊線(直徑1.0 mm、20 kg級,相當於AWS ER70S-6),焊接後焊道之材料機械性質則由拉伸試驗獲得。本研究對象為成運汽車所製造之國光號,型號BH-120-01。

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BX212MAT-S45大客車整車結構模態實驗與分析

     本研究針對成運汽車製造公司生產之遊覽車車型 為 BX212MAT-S45 進行模態分析與實驗,分析方法則 採用電腦輔助工程設計與分析(CAD/CAE)技術來建立大客車結構,包括:前擋、左右側邊、車頂、後擋、底盤結構以及地枕結構等,組裝成整車結構後再以有限元素分析軟體 ANSYS 進行振動分析。在實驗模態分析的量測上則採用衝擊鎚為驅動器,以加速度規來量取結構的動態響應,然後以頻譜分析儀進行分析,擷取整車結 構的自然頻率模態振型,最後再將有限元素分析實驗模態分析的結果進行驗證比對,得到足以代表實際結構之等效分析模型,以應用於後續車體結構振動噪音剛性分析、車體減重以及大客車翻覆模擬分析上。

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大客車車體結構之振動分析與實驗

       由於國內大客車車體結構振動與噪音問題普遍嚴重,本研究針對成運汽車製造公司生產之客運車型BH 117 之車體結構進行振動分析與實驗。分析方 法採用電腦輔助工程設計與分析(CAD/CAE)建立車體五片結構,包括:前後擋結構、左右側邊結構、以及車頂結構,然後以有限元素分析軟體 ANSYS 進行振動分析分析模型分別採用樑元素殼元素進行比 對,分析結果再與實驗模態分析進行驗證比對。實驗模態分析是採用衝擊鎚分別激振車體的五片結構,以加速度規量取結構的動態響應,然後以頻譜分析儀進行分析,擷取車體結構的自然頻率與振型。驗證後之五片結構分析模型進行焊接組裝的模擬,組裝後之完整車體結構可以進行結構振動分析,探討各種型車條件下的車體振動行為,以及各種不同焊道比例對車體 結構振動行為的影響。

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大客車底盤結構之振動分析與實驗

       由於國內大客車底盤結構大多自國外進口,然後自行打造車體,整車設計資料闕如,往往在組裝完成後產生嚴重的振動噪音問題,卻無法經由完整的偵測與分析來解決。本研究即針對成運汽車製造公司生產之客運車型為BX 212之底盤結構進行詳細的振動分析與實驗。 分析方法採用電腦輔助工程設計與分析(CAD/CAE)技術來建立底盤結構,包括:大樑結構、橫隔板結構、橫樑結構以及補強結構等,然後以有限元素分析軟體 ANSYS進行振動分析實驗模態分析是採用衝擊鎚來激振底盤大樑結構,以加速度規量取結構的動態響應, 然後以頻譜分析儀進行分析,擷取底盤結構的自然頻率模態振型。將有限元素分析實驗模態分析結果進行驗證比對,得到足以代表實際結構之等效分析模型,以應用於後續在整車的振動分析上。

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具加熱晶片之印刷電路板於熱效應下之模型驗證

    本文針對配置四顆加熱晶片印刷電路板(printed circuit board, PCB)進行振動耦合熱效應之分析與驗證。本文經由實驗模態分析(Experimental Modal Analysis, EMA)搭配有限元素分析(Finite Element Analysis, FEA)進行不同熱效應印刷電路板模型驗證,皆考慮自由邊界固定邊界兩種邊界設定,探討PCB於不同邊界及不同熱效應下之振動特性
經由實驗模態分析結合有限元素分析對配置加熱晶片之印刷電路板進行振動與熱效應耦合分析,經由實驗分析與理論分析求得之模態參數進行具熱效應之印刷電路板之模型驗證。
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不同巴士之振動與噪音檢測分析與評估

       巴士車內振動與噪音影響乘客之舒適性為重要研究課題,本文針對不同巴士車廂內噪音傳遞之現象進行 整合比較分析,探討包括不同車型之聲音評估噪音源探討、車後段噪音改善策略探討以及综合比較分析等四大部分,並分析主要噪音之來源,建立 (1)接受者測試、 (2)噪音源測試、以及(3)噪音路徑測試等三種實驗規 劃。測試之巴士狀態分為行進、車輛靜止狀態兩種測試,檢測各種不同行駛狀況下之不同巴士車內噪音。噪音源測試在比較相同引擎轉速下,車輛在不同檔位(亦 即變速箱)及不同行駛狀況(亦即路面)下,探討車內噪音之影響。噪音路徑測試著重探討車內噪音與各部位噪音之頻譜關聯性。結果顯示,變速箱傳動系統在相同引擎轉速下,入檔對 B-03車車後段噪音有 3-4dBA 之 影響,另外,三部車的車後段噪音、都是隨著引擎轉速 上升而增加,表示引擎為主要噪音來源。本文建立巴士車廂內各部位之振動與噪音傳輸路徑實驗規劃,可瞭解 其傳遞效果之差異,有助於現況評估以及作為未來振動與噪音改善之參考依據。

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巴士車內噪音源與傳播路徑之評估

        巴士車內振動與噪音影響乘客之舒適性為重要研究課題,本文為瞭解巴士車廂內振動與噪音傳遞之現象,並探討主要噪音之來源,建立 (1)接受者測試、 (2)噪音源測試、以及(3)噪音路徑測試等三種實驗規 劃。測試之巴士狀態分為行進、車輛靜止狀態兩種測 試,檢測各種不同行駛狀況下之車內噪音。振動源噪音源測試在比較相同引擎轉速下,車輛在不同檔位 (亦即變速箱)及不同行駛狀況(亦即路面)下,探討車內噪音與振動之影響。噪音路徑測試著重探討車內噪音與各部位振動噪音之頻譜關聯性。結果顯示,變速箱傳動系統在相同引擎轉速下,入檔對車後段噪音是有影響的,另外,車內主要振動與噪音量是隨著引 擎轉速升高而增加,引擎高轉速所引發之激振為車內振動與噪音之主要來源。本文建立巴士車廂內各部位 之振動與噪音傳輸路徑實驗規劃,可瞭解其傳遞效果之差異,有助於現況評估以及作為未來振動與噪音改善之參考依據。


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具加熱晶片之印刷電路板於隨機振動與熱效應之耦合分析

        新一代的電子產品,大多以輕薄短小、功能多元化高效率及高功率的趨勢發展,相對減少印刷電路板所需佔用的體積,對印刷電路板所能承受之要求愈趨嚴格,其中最重視的是高功率電子晶片所產生之高溫所導致的高溫破壞以及環境振動對印刷電路板之使用壽命;有鑑於此必須了解印刷電路板結構在不同熱效應下之振動特性,故本文針對不同熱效應印刷電路板進行一系列振動分析探討。
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汽車前懸轉向節之模型驗證

       本研究為建立整合 CAD/CAE/CAT 之虛擬測試技術,應用於汽車前懸轉向節之模型驗證。首先透過三次元量測電腦輔助設計軟體建立 CAD 模型,再經由有限元素分析軟體,建立有限元素模型。針對前懸轉向節進行實驗模態分析理論有限元素分析,以獲得前懸轉向節之振動特性。首先以有限元素法對有限元素模型進行模態分析,得到理論模態參數。接著 進行實驗模態分析,得到實驗模態參數,包括自然頻率模態振型阻尼比,將理論與實驗之模態參數進行比較修正可得驗證之模型。驗證成功之前懸轉向節有限元素模型可視為一等效模型,而此經過驗證成功之前懸轉向節模型也可以用來作前懸轉向節結構強度分析及設計變更之參考。

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後懸吊扭曲管件之模型驗證與靜剛性分析

    車輛是現代生活必備的交通工具,但隨著科技的進步、知識、經濟發展與生活素質的提升,人們對於汽車的運用已不在於只是用來做代步的,對於駕駛之舒適性與操控性能的要求也愈來愈高,因此汽車工業對於研發生產更高效能,操控容易,振動、噪音低,安全且舒適的車輛,已是非常重要的課題了
    本研究主要利用有限元素分析方法求得後懸吊扭曲管件結構理論模態參數,與實驗模態分析方法求得實驗之模態參數,進行後懸吊扭曲管件結構模型驗證,以期獲得等效有限元素模型,未來可作為後續響應預測分析

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廠房泵浦與水刀機周邊噪音環境之量測與評估

    本文對某公司廠房泵浦與水刀機於不同作業狀態下進行噪音量測音場環境評估。首先對量測現場週邊音源環境做一勘查,並進行量測之規劃,以期了解泵浦與水刀機作業時週邊環境噪音特性,以精密噪音計量測1/3八音頻帶頻譜以作後續分析評估,探討泵浦與水刀機於單一噪音源、多重噪音源以及不同廠房位置等不同作業狀態下之噪音量測與分析。結果顯示該廠房之噪音主要來自泵浦之影響,且泵浦鄰近區域可高達90~97dBA,尤其以250Hz500Hz630Hz三個低頻頻帶之影響最大,而水刀機之高噪音音頻特性主要在高頻頻帶,而單獨運轉時之週邊噪音值約80dBA,根據噪音量測與分析評估,本文也提出對該廠區之噪音改善建議。本文揭櫫噪音量測規劃與方法可應用於爾後相關噪音環境量測參考。
    本文目的在於建立一套環境噪音量測之方法及步驟並透過廠房噪音源量測以評估噪音特性並對其給予改善建議。


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印刷電路板模型驗證與響應預測之重複性探討

        本文對兩塊相同規格印刷電路板於振動特性上之重複實驗與分析差異探討,並利用有限元素分析配合實驗模態分析進行模型驗證及隨機振動測試之響應預測,藉由模型驗證及響應預測之結果可對兩塊印刷電路板進行變異性之探討。在模型驗證部份,利用有限元素分析軟體進行模態分析及簡諧響應分析可求得印刷電路板之模態參數及頻率響應函數,再與實驗模態分析所求得之結果進行模型驗證,可確保電路板有限元素模型於自由固定邊界下與實際結構之等效性。再將驗證完成之有限元素模型應用於響應預測,由有限元素分析軟體之頻譜響應分析配合隨機振動 實驗並遵照 JEDEC 所製定之振動試驗規範 JESD22-B110 取得印刷電路板於隨機振動下之動態響應及應力應變值, 並預測印刷電路板於隨機振動下之破壞位置,綜合以上分析結果進行兩塊印刷電路板之變異性探討,以尋找印刷電 路板於振動測試分析中之差異。本文結合分析與實驗方法於研究大量製作印刷電路板時之環境振動測試,並驗證分 析與實驗方法,將有助印刷電路板對於振動分析之參考。

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車架與前叉組合件之模型驗證與衝擊試驗響應預測

    在節能環保的風潮下,各式各樣低油耗或免油耗的交通工具,就成為越來越多人的代步選擇,所以自行車行駛於各種不同路面狀況之舒適性需求也跟著提高,利用傳統模態分析操作模態分析以及操作變型振型對自行車進行騎乘舒適度探討,分別求得自行車之自然頻率模態振型並比較,發現自行車前輪結構為主要影響騎乘之舒適度。
    建立整合CAD/CAE/CAT虛擬測試(virtual testing)技術於自行車之分析試驗,藉由此一系統化技術,進而提升國內自行車產業在製造技術與創新設計之能力。 

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自行車模態特性與行駛於凸起路面之暫態響應分析

           在節能環保的風潮下,各式各樣低油耗或免油耗的交通工具,就成為越來越多人的代步選擇,所以自行車行駛於各種不同路面狀況之舒適性需求也跟著提高,因此,可利用電腦輔助工程分析(Computer Aided Engineering, CAE)技術,探討自行車行駛於路面之模擬分析,並能夠有效獲得此自行車結構之位移變形量應力情況。
            本文將探討一自行車行駛於凸起路面狀況之模擬分析,首先進行自行車數學模型化(MathematicalModeling) ,再藉由有限元素法(Finite Element Method , FEM)建立對應之自行車有限元素模型,並使用ANSYS軟體來分析,包括:模態分析暫態響應分析。以所建構之有限元素模型進行模態分析包括:自由懸吊無人和放置地上分別做有無騎乘者總共三種狀況之分析,另外暫態響應分析係針對自行車行駛於半弦波路面進行分析,並有效獲得自行車模擬實際凸起路面狀況之自行車各部位的位移變形量和應力情況。所建構之模型,未來也可應用到其他如不規則路面之分析。

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自行車模態特性與行駛於凸起路面分析

             自行車行駛於路面之模擬分析需要有適當之動態分析模型,本文發展一個自行車之平面對稱動態模型,以模擬行駛於凸起路面之分析,並探討數學模型化之假設,以能合理建構自行車數學模型,接著基於此數學模型,可據以建立自行車之有限元素模型,俾 於有限元素分析軟體應用。首先分別進行自行車於自 由邊界與放置於地上及有無騎乘者之模態分析,可求 得並比較其振動模態特性之差異。
         另外,也探討自行 車行駛於半正弦波凸起路面之暫態響應分析,以求得不同行進速度下之座位與輪軸位移,以及車架結構應力。結果顯示,車速愈快則系統之各項響應就愈大。 本文探討自行車行駛狀況之模態分析,特別考慮了半正弦波凸起路面,也完整探討自行車之模態特性,所發展之自行車動態模型有限元素模型,未來經實驗驗證也可應用於其他響應分析


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