【基太克】107年12月11日工具機振動與動態精度量測技術研討會（台中）

工具機動態精度直接影響加工成品的精度，是評價機台品質的重要指標。機台使用者可以藉由量測動態精度的結果安排機台檢修校正計劃；機台開發商也能夠據此瞭解機台動態特性而進行調校，提升產品競爭力。本次研討會將介紹主軸迴轉精度、五軸機同動誤差等多種機台動態精度的量測方法，也將分享振動量測及校正動平衡的實務經驗，作為改善動態誤差的參考方法，內容豐富，歡迎業界先進蒞臨指教!

開課日期：107年12月11日 星期二 (9:00～16:00)
開課地點：407台中市西屯區東大路一段951號（逢甲大學中科校區）
費    用：免費
主辦單位：基太克國際股份有限公司
報名截止日期：107年12月7日
講    師：工研院智慧機械科技中心 馬勝銘
              工研院智慧機械科技中心 陳建宏
              工研院智慧機械科技中心 吳偉任
              基太克國際股份有限公司 陳雲飛  
課程資訊：

■附    註：為尊重講師之智慧財產權益，恕無法提供課程講義。
■報名方式：※ 請填妥報名表後傳真至04-23504135
※ 報名電話：04-23504138 王筱芬 #218 /蕭家榛 #213，※傳真：04-23504135
※E-mail： fen@g-tech-inst.com / sandy@g-tech-inst.com
(※名額有限，請及早報名)

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【妙點企業】振動頻譜分析研討會(107年12月13日)，歡迎各界先進踴躍參加

　　工業4.0與智慧機械趨勢，對結構系統的品質提昇和機器預兆診斷需求甚殷。振動頻譜分析技術正是此趨勢需求的重要基本能力。振動頻譜分析不僅可以分析結構系統動態特性，執行模態資料擷取，聲音倍頻分析，或衝擊響應頻譜分析，也可以預知診斷機器的工作狀態，進行最佳化無憂慮的保養策略。可以提升產品品質，節省成本，提升企業競爭力。

　　本公司將舉辦一天共六小時的研討會。前三小時將介紹振動基本原理，隔振設計，振動感測器，和振動量測方法俾使學員對振動現象與量測方法有基礎的了解。後三小時介紹振動頻譜分析，衝擊訊號SRS分析，聲音與振動倍頻分析，和機械診斷方法有效利用FFT技術，分析結構動態特性，預知診斷機器，提昇產品品質可靠度。 歡迎機械、電子、電機、化工、汽車、航太、造船、土木、醫工、生物機電等相關產業先進踴躍報名參加。

l  主辦單位：妙點企業股份有限公司

l  主講人：妙點企業股份有限公司 總經理/ 葉彰和 先生

l  學經歷 ：美國南加州大學機械工程碩士   

     振動,噪音,衝擊試驗與分析20多年專業經驗

l  上課日期: 107年12月13日(星期四)   時間 ：AM 9:00 ～ PM 17:00

l  地點：集思台大會議中心  [ 阿基米德廳 ]

                台北市大安區羅斯福路四段85號B1 (新店線 捷運公館站2號出口）

l  報名費：每位NTD3,500元(107年12月6日以前報名者，報名費每位NTD3,000) 
（費用含講義、茶點及午餐） (報名截止日: 107年12月12日)

l  聯絡人：洪小姐   電話 ：02-2805-2860

l  報名方式: 填寫報名表 , 傳真至02-2805-6325 或至 妙點網站https://goo.gl/Kcx5Rx

                       下載電子檔報名表  E-MAIL至 Maggie.Hung@magicdot.com.tw

l  課程

日期	上課時間	課程內容
107 年 12 月 13 日 (四)	09:00-10:20	(1)振動基本原理	(2)系統隔振設計
	10:20-10:40	休息時間
	10:40-12:00	(1)振動量測方法	(2)振動感測器
	12:00-13:20	中餐時間
	13:20-14:40	(1)振動頻譜分析	(2)旋轉機械診斷分析
	14:40-15:00	休息時間
	15:00-16:20	(1)聲音和振動倍頻分析	(2)衝擊訊號SRS分析
	16:20-17:00	問題討論和實測演練

~~~~~~~~~~歡迎相關產業先進踴躍報名參加~~~~~~~~~~

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《振動噪音科普專欄》銅鑼振動與聲音特性探討及虛擬測試

銅鑼是一種打擊樂器【打擊樂器如何分類？】、【樂器如何分類？】，在先前單元有對【銅鑼的「振動模態」如何解讀？】、【鑼臍型式銅鑼之敲擊聲音與振動模態有關嗎？】，係由模態振型的角度在解釋銅鑼的發聲機制。

這個單元以一個手工打造具階梯弧面的銅鑼，分別從實驗及分析的方法來探討銅鑼的振動模態特性。同時，說明虛擬測試(virtual testing, VT)的理念，應用在預測不同銅鑼形式發出聲音頻率的方法，也是打擊樂器設計開發的作業程序理念介紹。

先前單元介紹過虛擬測試【模型驗證的意義與虛擬測試之應用】，主要有三個步驟：

1.      模型驗證(model verification, MV)：針對系統結構，分別透過分析與實驗的解析，比對驗證系統模態參數相吻合，以確認結構系統之分析模型的正確性。

2.      響應預測(response prediction, RP)：引用驗證後的結構系統分析模型，設定外力負荷條件以及邊界狀態，可以進行響應預測，得到設定的性能指標(performance index)。

3.      設計變更(design modification, DM)：透過模型變更(model modification)，可以對結構系統分析模型，進行如幾何形狀尺寸的設計變更，並進行虛擬測試(virtual testing, VT)。

本單元，以銅鑼的設計開發為目的，引用虛擬測試VT的三大步驟，首先，執行模型驗證MV，來了解銅鑼的振動特性，並以響應預測RP探討銅鑼的發聲機制，最後闡述設計變更DM的理念，可以預測不同銅鑼幾何形狀甚至尺寸變異的銅鑼敲擊聲音的發聲頻率。執行銅鑼設計開發的解析步驟及程序，說明如下：

1.      進行實驗模態分析(experimental modal analysis, EMA)：以衝擊鎚敲擊實際的銅鑼，並以加速度規及麥克風，分別量測銅鑼的加速度響應及聲音特性。可以取得結構系統的頻率響應函數及模態參數，包括：自然頻率(natural frequency)、模態阻尼比(modal damping ratio)，以及對應的模態振型(mode shape)。

2.      進行有限元素分析(finite element analysis, FEA)：在FEA可以分成兩個步驟：(1)理論模態分析(theoretical modal analysis, TMA)，可以得到理論的自然頻率以及模態振型。(2)簡諧響應分析(harmonic response analysis)，可以得到理論的頻率響應函數。

3.      進行模型驗證(model verification, MV)的比較程序：接著，比對分析與實驗所得到的模態參數，包括：自然頻率及對應的模態振型之比較。圖示列舉第一、第三、及第六個振動模態振型的分析與實驗比較，顯示有合理的對應，也就是分析模型可以有效預測銅鑼的振動模態特性。

4.      響應預測(response prediction, RP)：對實際銅鑼以三種衝擊頭，如鋼頭、布頭、及塑膠頭，分別敲擊並量測銅鑼的聲音響應，進行頻譜分析，取得聲音頻譜。以布頭敲擊為例，第二個峰值頻率320Hz有最大的聲音響應，觀察其對應的模態振型，是中間區域圓板的(1,1)局部振動模態，也有如100Hz是(r,θ)=(0,2)整體結構模態(global mode)，以及607Hz是銅鑼中間區域的(r,θ)=(0,1)局部模態(local mode)的聲音頻率。更詳細的模態振型物理意義解讀，可參考：【銅鑼的「振動模態」如何解讀？】。在此重要的意義，是可以充分了解了此銅鑼振動模態，所對應的敲擊銅鑼後的發出聲音機制。

5.      設計變更(design modification, DM)：由前述步驟，EMA、FEA、MV、RP，透過實驗與分析的比較，除了了解銅鑼的振動模態特性，也知道銅鑼發出聲音的機制與銅鑼的模態振型相關。由於已經有了FEA的分析預測技術，並有MV的驗證，分析手法已經有相當的參考價值，可以對FEA的分析模型，進行不同銅鑼形狀的幾何模型變更，據以分析及預測銅鑼振動模態特性，進而可推測銅鑼的發聲模態及發聲頻率。

本單元以實際的一個「銅鑼結構」進行分析與實驗探討結構的振動模態，並由敲擊的聲音頻譜解讀了銅鑼發出聲音的機制，再引用虛擬測試VT的理念，可以對不同銅鑼形狀的發聲模態進行預測與設計分析，希望對讀者在了解打擊樂器的設計開發原理與CAE技術的應用，有進一步的了解與體會！

以上個人看法，請多指教！

王栢村

2018.10.08

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《振動噪音科普專欄》銅鑼模型更新及聲音與振動特性探討

銅鑼是一種打擊樂器【打擊樂器如何分類？】、【樂器如何分類？】，在先前單元有對【銅鑼的「振動模態」如何解讀？】、【鑼臍型式銅鑼之敲擊聲音與振動模態有關嗎？】，係由模態振型的角度在解釋銅鑼的發聲機制。

在【平鑼聲音特性與振動分析之探討】單元，有簡要說明模型更新的方法。這個單元以一個手工打造具階梯弧面的銅鑼，由模型驗證，分別從實驗及分析的方法來探討銅鑼的振動模態特性，並再進一步說明模型更新(model updating)的思考與改善方式。

如圖示，由第一階段的模型驗證結果發現，銅鑼的振動模態振型是可以有明確的物理意義解讀，但是，自然頻率的比對，在前4個模態，約在-3.48%以內，然而，高頻率模態的誤差，最大達16%、23%，有偏高的趨勢，為什麼呢？

盡管在解讀銅鑼聲音的發聲機制，是成功的，是可以判讀銅鑼敲擊聲音與振動模態的關聯性，不過，在分析模型的模擬仿真角度來看，自然頻率誤差太大了。因此，有必要思考如何進行模型更新(model updating)，使能夠改善分析模型，更接近於實際銅鑼結構的特性？

前文提到結構系統特性，可以由GMBI四個面向來看，針對此手工銅鑼，要建構其分析模型的思考，討論如下：

1.      Geometry幾何：由於是手工打造銅鑼，不管是平整度、真圓度在幾何形狀上，是難以完全的仿真，也就是模仿真實的幾何狀態。當然，就是盡可能的建構與實體銅鑼相近的幾何形狀與尺寸。

2.      Material材料：此銅鑼素材為銅合金，密度、楊氏係數及普松比是有參考值，不過，仍需要透過模型驗證程序，校正材料參數。密度是比較可以掌握，透過實測質量可據以推算密度。在第一階段的模型驗證，採用相同的楊氏係數進行理論分析，卻有極大的自然頻率誤差，而且，有偏高的現象。據此，推測銅鑼可能有加工硬化的現象，所以對此銅鑼區分成內圓、折環、及外圓三個區域，針對此三個區域設定不同的楊氏係數，以模擬加工硬化的差異。透過反覆的模型更新步驟，取得三個區域校正後的銅鑼楊氏係數，分別為25.2GPa、76.8GPa、51.0GPa。

3.      Boundary邊界：由於銅鑼是吊起來敲擊，自由邊界(free boundary)是合理的假設，因此，分析模型可以免設定邊界條件。

4.      Interface介面：此銅鑼是單一素材的結構體，沒有相互組合的零件，所以，分析模型也沒有需要設定接觸組合及其介面參數。

經過模型更新(model updating)的反覆循環分析，實際上，是透過最佳化方法(optimal method)，而取得了前述銅鑼三個區域的楊氏係數，由更新後的銅鑼自然頻率比對，除了第6個模態誤差是9.14%外，其餘模態自然頻率已在-4.17~3.28%之間，可以說此銅鑼分析模型已經接近實體銅鑼結構的特性。

再由銅鑼的加速度與外力之間的頻率響應函數，與銅鑼聲音頻譜的比較，可更合理的預測與解讀銅鑼敲擊聲音頻譜的特徵。

本單元以一個手工打造具階梯弧面的銅鑼，說明模型更新(model updating)的理念與實施方式。本案例以不同的楊氏係數模擬銅鑼不同區域之加工硬化效應，由更新後模型(updated model)的驗證比較，是達到改善分析初始模型(primary model)的不足。

透過本單元的說明，希望對讀者在模型驗證及模型更新的理念與應用，有進一步的了解與體會！

以上個人看法，請多指教！

王栢村

2018.10.09

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