【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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徵【臨時工】屏科大機械系振動噪音實驗室

徵【臨時工】屏科大機械系振動噪音實驗室

◎職稱:臨時工

◎聘期:108年06月10日起至108年06月14日。

◎聘用人數:1人

◎工作內容:
  • 執行產學計畫合作內容
  • 其他交辦事務
  • 工作時間:5天
◎需具備條件:
  • 具國內、外碩士以上機械相關系所畢業者
  • 具備振動噪音實務經驗者
  • 具備CAE/EMA之整合應用經驗者佳
  • 具備MATLAB程式GUI撰寫經驗者佳
  • 可獨立進行作業,工作態度認真負責、具備良好溝通協調能力
  • 具備報告撰寫、資料彙整及統計分析能力
  • 熟悉電腦文書處理相關軟體
  • 待遇:每日薪資1200元,一天8小時
◎聯絡方式:
  • 意者請於108年05月15日前將個人履歷表、自傳及相關證明文件E-mail寄至信箱:minyuchiu@mail.npust.edu.tw
  • 書面審查合格者將另行通知面試時間,不合格者恕不另行通知

地址:屏東縣內埔鄉學府路1號 國立屏東科技大學機械工程系 振動噪音實驗室

電話:(08)770-3202轉 7036

【基太克】107年7月17日振動攝影機原理與應用研討會(高雄)

  振動攝影機採用一種革命性的分析技術:motion amplification。藉由分析影片中的每一個畫素的連續變化,再經由影像處理的技術,將微小的振幅放大數十倍後,就可以直接觀察到振動的型態(振型)。使用這種技術,甚至可以直接從影片中擷取出振幅、振動波型、頻譜與相位等資訊,或將影片做濾波處理。除了機械振動分析之外,也可以應用在土木結構、國防、航太科技等方面,其應用非常廣泛。在本研討會中,將介紹這種技術的原理、應用、並以現場實做的方式來呈現。

開課日期:107717 星期二 (13:0016:30)
開課地點:801高雄市前金區成功一路266號(漢來大飯店9F/金銀廰)
    用:免費(現場備有茶點)
報名截止日期: 107713
    師:基太克國際股份有限公司     石峯銘 總經理


課程資訊:
上課時間上課主題講師
13:00  – 13:50振動攝影機的原理-
Motion amplification
基太克  石峯銘
14:00  – 15:30實際使用案例介紹基太克  石峯銘
15:40  – 16:30現場實際操作拍攝與分析結果基太克  石峯銘

《振動噪音科普專欄》圓柱殼之模態振型解讀



每一個結構都有其模態參數,包括:自然頻率模態振型、及模態阻尼比。先前多個單元看過矩形平板、圓形平板、銅鑼等結構。也有結構在自由邊界、以及固定邊界下的模態振型解讀。

這個單元就來介紹如圖示的自由邊界圓柱殼結構之振動模態解讀,也就是一個中空的水管形狀,在此稱之為圓柱殼(cylindrical shell)結構。

先前單元,討論過的不同結構形狀之模態振型的主題:典型矩形平板模態振型之解讀】,【如何解讀典型圓形平板的模態振型?】,【如何解讀自由邊界圓形平板的模態振型?】,【銅鑼的「振動模態」如何解讀?】,讀者可以比較一下,與圓柱形薄殼的模態振型的差異。

由圖示,這個中空圓柱殼結構,圓管的半徑R=12.5mm,長度L=98mm,管壁厚度t=1.2mm。如果,我們對此中空圓柱殼結構進行理論模態分析(theoretical modal analysis),可以得到結構的自然頻率以及模態振型。

由圖示或是影片動畫,可以看到總共有25模態,其中,除了第21個模態是獨立一個自然頻率外,其他都是軸對稱的模態,也就是兩兩的自然頻率相同,而模態振型的物理意義,基本上也是相同,只是有相位角的差異。注意,由於軸對稱模態的振型相似,圖中並未顯示。

所以,對此中空圓柱殼結構的振動模態,我們可以區別出兩種類型:一是軸對稱模態(axisymmetric mode),一是非對稱模態(non-symmetric mode)。前25個模態中,只有第21個模態是非對稱模態,其他都是兩兩自然頻率相同的軸對稱模態。

再深入解讀此中空圓柱殼結構的模態振型,可以概分為3種模態振型之特徵:

1.      環模態(ring mode):由於是管形結構,可以如同圓形平板的圓週的θ方向模態;由長度方向,也可區別出z方向的模態,所以可以組合成(z, θ)的環模態。
2.      彎曲模態(bending mode):此中空圓柱殼結構也有如自由樑的彎曲模態,如圖示第1314個模態,分別是x方向及y方向的彎曲模態,可以標示z=3的彎曲模態。
3.      扭轉模態(torsion mode):此中空圓柱殼也會有z方向的扭轉效應,如圖示第21個模態,是z=2的扭轉模態。

可以看出對此中空圓柱殼結構,環模態是其主要的振動模態特徵,如第12個模態,(z,θ)=(1,2),在長度z方向,沒有節線(nodal line),所以標示z=1,在圓週θ方向,呈現橢圓形的振動形態,所以標示θ=2。餘此類推,可以觀察以及解讀出所有的(z,θ)環模態。

綜合以上討論,我們可以對此中空圓柱殼結構的振動模態,總合說明其振動模態特性:

1.      由結構自然頻率,兩兩相等的特徵,可以區別出軸對稱模態;而沒有兩兩相等的自然頻率是非對稱模態
2.      由結構模態振型的物理意義特徵,可以區分為3種模態特性:(1)環模態(3)彎曲模態、及(3)扭轉模態
3.      此中空圓柱殼結構的扭轉模態非對稱模態;而,環模態彎曲模態,都是軸對稱模態
4.      (z,θ)的環模態是此中空圓柱殼結構的主要振動形態。

希望本單元對中空圓柱殼結構模態振型的解讀與介紹,可以讓讀者對這種管型的振動型態有所了解與體會,同時在解讀結構「模態振型」的物理意義,以及實務上的應用與啟發有幫助!

以上個人看法,請多指教!

王栢村
2018.07.13







《振動噪音科普專欄》知道【模態振型】對結構設計有幫助嗎?


每一個結構都有其模態參數,包括:自然頻率模態振型、及模態阻尼比。先前多個單元花了不少工夫在解讀結構的模態振型。為什麼我們要深入的探討模態振型的物理意義?知道結構的模態振型,有甚麼意義?有甚麼用途?對結構設計有幫助嗎?

首先,我們回顧一下結構模態振型節點(nodal point)節線(nodal line)的物理意義。結構的彈性體模態,可以說是結構體本身變形的振動狀態。如果,看到的是一維樑結構,如圖示是典型的自由邊界樑結構的第1振動模態模態振型,在結構變形振動時,可以看到呈現出兩個節點,也就是結構變形振動時的不動位置。

如果,也觀察如圖示的一個二維平板結構,如先前以沙子做實驗觀察模態振型的單元:【結構的模態振型(modeshape)可以看得到嗎?】,圖示中,沙子聚集的位置,就是節線,也就是結構變形振動時的不動位置。

知道了模態振型節點(nodal point)節線(nodal line)的物理意義,因為在節點節線附近的振動位移振幅小,可以在節點/節線附近做挖洞、或減小厚度方式之處理,這樣,可以減輕結構重量,而對結構的振動變形也不會有太大的改變,可達到對結構輕量化的效果。

相對於「節點」、「節線」的不動點位置,在「模態振型」之「最大變形處」,因為位移振幅大,可以在此位置進行適當的結構補強,如加大厚度或加入肋骨結構補強之。

在此要強調一個理念:「模態振型」是結構在受到對應於其「自然頻率」下激振時,結構振動的形態。一個機器結構在穩定運轉狀態下,結構體呈現的變形振動狀態,稱為「操作變形振型(operational deflection shape, ODS),我們再另闢單元討論。

本單元要探討的是,如果知道結構的模態振型,有甚麼意義?有甚麼用途?對結構設計有幫助嗎?以下就介紹幾個應用案例:

1.      「模態振型」的「節點」可作為支撐位置:如圖示一個木琴琴條(xylophone bar),找到琴條的第1振動模態節點位置,在側向鑽孔,並以線穿過琴條的孔做固定。這樣的做法是因為,木琴琴條的第1振動模態自然頻率是主要的發聲頻率,也就是基音頻率(fundamental frequency),在節點位置鑽孔,不會影響到設計的自然頻率所對應的音階頻率
2.      打擊樂器「發聲模態」之設計:由先前單元:【鑼臍型式銅鑼之敲擊聲音與振動模態有關嗎?】得知,敲擊銅鑼的中心點位置,剛好是發聲頻率振動模態模態振型,有最大變形處的位置,而其對應的振動模態自然頻率,就是發聲模態發聲頻率
3.      「模態振型」的「節線」或「最大變形位置」,可提供結構設計之減重或補強位置之參考依據:例如圖示的振動平台之肋骨結構的設計,可以觀察出肋骨的配置,似乎與結構「模態振型」的「最大變形位置」會有直接的關係。
4.      高爾夫球桿的球頭「甜蜜區」(sweet spot):一般都知道如棒球棒、高爾夫球桿、網球拍等運動器材,有所謂的「甜蜜區」,屏科大振動噪音實驗室有做過系列的研究,證實「甜蜜區」與「模態振型」有相當的關連性。

由以上舉例,可以得知:了解結構的「模態振型」特性,對於結構設計有不同的應用,也有許多的想像空間及其他應用的可能性。

希望本單元的介紹,可以讓讀者對解讀結構「模態振型」的物理意義以及實務上的應用與啟發有幫助!

以上個人看法,請多指教!

王栢村
2018.06.12





【活動報導】聲音量測系統(SM)體驗營

20180704日假屏東科技大學,舉辦聲音量測軟體(Sound Measure Software, 以下簡稱SM)體驗營,由聯盟主席王栢村教授介紹聲音量測相關知識。體驗營內容包含聲音基礎概念、SM軟體操作方法與實務應用等三大主軸。由於SM軟體可利用筆記型電腦內建麥克風或透過外接一般市售常見麥克風,進行聲音頻譜的量測,可用於科普研究、樂器簡易聲音量測或其他聲音量測應用範圍。

課程一開始著重於聲音的相關知識基礎的建立,與聲音與噪音的差異性介紹。由於聲音產生與傳播方式不同,透過不同樂器來介紹,讓學員們印象更為深刻。爾後,由SM軟體介紹與操作,漸漸深入聲音頻譜量測之領域。早上的課程,以實務量測案例作結束,如木製青蛙聲音頻譜特性,讓學員更了解SM軟體於實務上如何應用。

下午課程主要著重於聲音特性分析,於SM分析軟體如何解析聲音頻譜,與各個設定之意義介紹。王教授鼓勵學員利用SM軟體,發揮創意,做出更多的聲音研究。王教授現場示範SM軟體讀取數據之方式,並如何在SM軟體內作頻譜分析。期間,學員們踴躍發問,自身研究方向與此軟體如何結合應用等,王教授亦一一回答釋疑;也透過有獎徵答與學員互動,加深學員對SM軟體的應用。

SM軟體入門門檻低,可在公司或學術界初期開發或體驗聲音頻譜量測與分析過程,培養振動噪音人才,對於爾後更深入的振動噪音研究,提供穩固的基石。
未來課程相關活動資訊請留意聯盟官網

活動花絮:
王教授講解聲音量測相關知識

課後學員針對部分課程與王教授深入探討

有獎徵答,與學員們互動