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振動噪音產學技術聯盟

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以電磁衝擊器激發衝擊平台之特性探討

新型式電磁式衝擊鎚(ED Hammer)的特點為能夠創造單一衝擊或是連續的衝擊力,新型斜角衝擊平台即為搭載4ED Hammer於平台底部的衝擊平台,平台主要由多層不同結構組合而成的特殊平台,目的為均勻傳遞衝擊力至平台表面。本文運用實驗模態分析於斜角衝擊平台得到其模態參數,以了解結構特性,並進行衝擊響應量測,以了解此平台結構是否能有效均勻的傳遞衝擊力至平台表面,藉由加速度時間域振幅頻譜響應,探討平台之受衝擊之特性。結果顯示受衝擊之平台響應與平板之(r,θ)=(1,0)模態相關。此新型式衝擊試驗平台可控制ED Hammer不同輸入大小,並可進行單一或連續衝擊,對衝擊試驗機是一項突破性的設計。
   本文主要運用實驗模態分析對斜角衝擊平台進行實驗量測,得到斜角衝擊平台的模態參數,可作為未來進行有限元素分析之模型驗證時參考依據;並針對斜角衝擊平台進行實際做動的響應量測,探討衝擊響應特性,並由時間域加速度量測數據還原平台的響應狀況,探討平台的平坦度。
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/


基座激振懸臂樑之模型驗證與振動教學展示

       本文主要建構懸臂樑含基座理論模型進行模型驗證,並搭配手提式振動示範機實際激振懸臂樑以作為振動教學示範。文中主要以實驗模態分析技術所求得結構之自然頻率及對應模態振型為依據,並以有限元素分析技術建構有限元素模型,進行有、無加速度規含接觸效應之實際夾持邊界懸臂樑模型驗證,最後以手提式振動示範機實際激振有、無加速度規懸臂樑並探討其差異。文中所使用實驗方法有聲音量測技術和實驗模態分析技術;在理論分析,首先以有、無加速度規自由樑理論模型進行模型驗證,以確認樑及加速度規之等效材料參數,接著懸臂樑固定邊界理論模型會以「簡化固定邊界」懸臂樑理論模型和「含接觸效應之實際夾持邊界」懸臂樑理論模型,進行邊界和接觸模擬確認。最後以含接觸效應之實際夾持邊界懸臂樑理論模型以簡諧分析進行響應預測,再以實際激振進行響應預測驗證,使之為振動教學示範教案。
   本文建構懸臂樑含基座理論模型進行模型驗證,並搭配手提式振動示範機實際激振懸臂樑以作為振動教學示範,主要以實驗模態分析技術求得結構之自然頻率對應模態振型為依據,並以有限元素分析技術建構有限元素模型,進行有、無加速度規含接觸效應之實際夾持邊界懸臂樑的模型驗證,最後以手提式振動示範機實際激振有、無加速度規懸臂樑並探討其差異。
屏東科技大學機械工程系所  振動噪音實驗室
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振動平台含激振器動態效應之模型更新與響應預測

振動平台或稱為垂直輔助平台為振動試驗機重要組件,主要功能在擴大測試面積。本文應用有限元素分析(finite element analysis, FEA)實驗模態分析(experimental modal analysis, EMA)技術,進行振動平台包含激振器動態效應的模型更新,經由比較理論與實驗獲得的模態參數,以確認驗證振動平台之更新模型,結果顯示FEAEMA兩者所得之結構模態特性相當吻合,激振器質量效應以及以彈簧元素模擬邊界狀況,能夠合理有效的模擬振動平台於實際振動試驗下的動態特性。本文也定義振動平台平坦度,作為評估振動平台於傳遞動態激振到測試物的有效性,應用振動平台更新模型可成功地預測平台平坦度,振動平台表面的平坦度分佈能有效預測,並與實驗量測結果比對良好。本文應用模型更新技術發展一個更精準的振動平台有限元素模型,並能應用於振動平台的平坦度響應預測,完整建立了理論解析方法以及實驗驗證程序,未來能進一步應用於不同振動試驗機之振動平台的創新設計分析
    本文主要分別針對激振器與振動平台含激振器結構進行模型更新,並應用FEAEMAOMA實驗進行模型驗證平坦度驗證,評估振動平台含激振器結構更新模型之可靠度,得到比原始的振動平台含激振器結構分析模型更等效於實際結構
屏東科技大學機械工程系所  振動噪音實驗室
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應用手提式振動示範機與CAE軟體於振動教學示範

  機械振動結構振動在工業界中是一重要的議題。結構振動教學困難之處包括:實際結構振動的現象不容易證明,以及涉及大量的數學,以致於振動問題比較不被大眾熟悉。本文將介紹攜帶式振動示範機以此做為振動教學示範結構的振動特性,如自然頻率及模態振型。本文也分別對試驗片以及含基座之試驗片做有限元素分析,並將其分析結果與實際試驗片之自然頻率與模態振型互相對應,可以使得振動教學更有可信度與活潑性。由於攜帶式振動示範機的操作所能觀看的模態數有限,所以有限元素分析軟體能將無法觀看之模態振型以動畫顯示。本文在有限元素分析分別探討單一試驗片在固定邊界下之自然頻率與相對應之模態振型與試驗片固定於基座之固定邊界下之自然頻率與相對應之模態振型,並探討不同模擬方式之異同
   結構振動的現象不容易呈現,因此將應用手提式振動示範機的振動教學和示範各種結構振動的特性,並建立相對應的有限元素分析模型,利用有限元素分析,探討不同邊界條件對自然頻率及模態有何影響,並能夠利用此有限元素分析結果與實際結構的模態振型進行搭配,使其成為一套輔助教具。
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不同固定位置之半正弦波產生器於衝擊試驗之探討

      衝擊試驗中最廣泛之測試規範為半正弦波,一般將衝擊平台(簡稱平台)升於某高度以自由落體方式撞擊衝擊座或稱半正弦波產生器,使得平台可形成半正弦波之加速度的波形。半正弦波產生器可獨立放置於基座,由平台落下撞擊,也有新形式之設計,將半弦波產生器安置於平台下方,在落下衝擊時,產生規範要求之半正弦波響應。本文以有限元素分析軟體,針對兩種半正弦波產生器不同固定位置之衝擊試驗進行對應之模擬分析。首先以三維立方體元素建構平台與半正弦波產生器有限元素模型,設定衝擊分析選項為面對面之自動接觸形式,並模擬受重力作用之自由落體,以求頂面之加速度波形,以及平台與衝擊座應力等,以比較兩種衝擊座固定方式之差異,並引用Goodman圖探討衝擊平台之疲勞強度,以作為爾後平台之設計變更參考依據。本文建立了衝擊試驗對應之碰撞模擬方法,藉以了解兩種衝擊座固定方式之差異,未來可再進一步探討如衝擊座尺寸選用及平台含待測物之影響。
    以有限元素分析軟體,針對兩種半正弦波產生器不同固定位置之衝擊試驗進行對應之模擬分析比較兩種衝擊座固定方式之差異,並引用Goodman圖探討衝擊平台之疲勞強度,以作為爾後平台之設計變更參考依據。本文建立了衝擊試驗對應之碰撞模擬方法,藉以了解兩種衝擊座固定方式之差異
未來可再進一步探討如衝擊座尺寸選用及平台含待測物之影響。
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含激振器動態效應之振動平台更新模型驗證

       本文將應用有限元素分析實驗模態分析對含激振器動態效應之垂直輔助平台進行模型更新及驗證,更新後的振動平台有限元素模型,是藉由理論及實驗之模態參數比較,而得到驗證良好的有限元素模型。首先說明模型更新之理念,敘述如何從實際結構建立數學模型,藉由數學模型化假設,應用分析軟體建立實際有限元素模型。接著,應用分析軟體建立激振器結構之有限元素模型與實驗進行模型驗證確認激振器有限元素模型之正確性,再將完成模型驗證後的激振器結構分析模型與振動平台分析模型結合完成模型更新與驗證,最後,期望得到比原始平台分析模型更能等效於實際結構之更新模型,確認更新模型之有效性。
   本文主要應用FEAEMA將振動平台更新模型並進行模型驗證,在原始平台以彈簧模擬螺栓鎖固的情況時,模型驗證的結果並不理想,故將有限元素模型進行模型更新,求得到比原始平台分析模型更等效於實際結構之分析模型
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待測物質量效應於衝擊試驗之分析評估

         衝擊試驗為產品試驗項目之一,通常待測物鎖固於衝擊平台以自由落下進行落下衝擊試驗,本文旨在探討待測物質量對衝擊試驗機之衝擊平台及衝擊座之影響,運用有限元素分析軟體對含待測物之衝擊平台進行衝擊的模擬分析。首先建構平台,待測物,半弦波產生器(衝擊座)底板結構之有限元素模型,以面對面之自動接觸模式模擬受重力作用之自由落體衝擊,以求得各組件之加速度及應力波形,藉以評估不同待測物質量之影響,並引用Goodman圖探討平台之疲勞強度。本文發展建立含待測物衝擊平台與半弦波產生器之衝擊試驗模擬方法,未來將輔以實際量測進行分析驗證,將有助於衝擊平台之設計與半弦波產生器之選用。
       本文將探討已知之待測物(device under test, DUT)質量加入模擬衝擊試驗分析,得到待測物對衝擊平台結構之影響,並探討模擬衝擊試驗時,有無待測物對衝擊試驗平台結構之影響。並引用Goodman圖探討平台之疲勞強度。本文發展建立含待測物衝擊平台與半弦波產生器之衝擊試驗模擬方法,未來將輔以實際量測進行分析驗證,將有助於衝擊平台之設計與半弦波產生器之選用。

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