目錄 表目錄 …………………………………………………………… IV 圖目錄 …………………………………………………………… VI 第一章　緒論 …………………………………………………… 1-1 1-1　研究背景與目的 …………………………………………… 1-1 1-2　文獻回顧 …………………………………………………… 1-2 1-3　研究方法及流程 …………………………………………… 1-3 第二章 試驗裝置與理論介紹 ………………………………… 2-1 2-1 滑磁隔震系統介紹 ………………………………………… 2-1 2-2 磁力裝置介紹及試驗 ……………………………………… 2-2 2-2-1 開關式磁力裝置磁吸力試驗 …………………………… 2-3 2-2-2 磁力裝置充磁之磁場量測 ……………………………… 2-5 2-3 動態剛度理論 ……………………………………………… 2-9 2-3-1 機台基座設備動態反應目標 …………………………… 2-9 2-3-2 衝擊試驗 ………………………………………………… 2-10 第三章 磁力支承特性試驗 …………………………………… 3-1 3-1 試體規劃 …………………………………………………… 3-1 3-1-1 試驗裝置 ………………………………………………… 3-1 3-1-2 磁力支承配置規劃 ……………………………………… 3-2 3-2 試驗方法 …………………………………………………… 3-4 3-3 分析理論與方法 …………………………………………… 3-5 3-3-1 低臨界阻尼之自由振動 ………………………………… 3-5 3-3-2 對數遞減迴歸 …………………………………………… 3-6 3-4 試驗分析結果與討論 ……………………………………… 3-7 3-4-1 各試驗組別之自振頻率及阻尼比 ……………………… 3-8 3-4-2 試驗結果比較與討論 …………………………………… 3-11 第四章 磁力固定機台基座之衝擊試驗 ……………………… 4-1 4-1 試體規劃 …………………………………………………… 4-1 4-1-1 基座試體 ………………………………………………… 4-1 4-1-2 試驗組別 ………………………………………………… 4-2 4-2 試驗方法 …………………………………………………… 4-3 4-3 基座衝擊試驗結果與討論 ………………………………… 4-4 4-3-1 各組試驗之動態剛度、自振頻率及阻尼比 …………… 4-4 4-3-2 基座衝擊試驗結果討論 ………………………………… 4-12 4-4 實際基座衝擊試驗 ………………………………………… 4-14 4-4-1 實際基座試驗規劃 ……………………………………… 4-14 4-4-2 實際基座衝擊試驗結果 ………………………………… 4-15 第五章 磁力裝置元件模擬 …………………………………… 5-1 5-1 磁力支承試驗之電腦模擬 ………………………………… 5-1 5-1-1 模擬元件設定 …………………………………………… 5-1 5-1-2 鋼柱試驗電腦模擬模型之建立 ………………………… 5-2 5-1-3 磁力裝置參數模擬分析流程 …………………………… 5-5 5-1-4 電腦模擬分析結果 ……………………………………… 5-7 5-1-5 磁力支承試驗模擬討論 ………………………………… 5-8 5-2 基座試驗之電腦模擬 ……………………………………… 5-9 5-2-1 基座電腦模擬模型建立 ………………………………… 5-9 5-2-2 基座模擬流程 …………………………………………… 5-10 5-2-3 基座電腦模擬結果 ……………………………………… 5-13 5-2-4 阻尼比及磁力模擬元件勁度對動態剛度模擬之影響 … 5-17 5-3 模擬磁力裝置元件勁度參數修正 ………………………… 5-20 5-3-1 公式之修正 ……………………………………………… 5-20 5-3-2 模擬元件勁度修正 ……………………………………… 5-21 5-3-3 磁力裝置模擬元件勁度參數修正結果 ………………… 5-23 第六章 結論與建議 …………………………………………… 6-1 6-1 結論 ………………………………………………………… 6-1 6-1-1 以磁力固定基座其水平向動態剛度之模擬預測流程 … 6-4 6-2 建議與後續研究 …………………………………………… 6-5 參考文獻 附錄A 鋼柱試驗試體編號詳圖 ………………………………… A-1 附錄B 均質連續懸臂梁以集中質量懸臂梁替代時之等效長度 推導 …………………………………………………… B-1 表目錄 表2.1 磁吸力試驗結果 ………………………………………… 2-4 表2.2 衝擊試驗之頻域反應函數及其反函數 ………………… 2-9 表3.1 磁力支承試驗各組自振頻率（吸附鋼鈑厚度3cm）…… 3-7 表3.2 磁力支承試驗各組自振頻率（吸附鋼鈑厚度2cm）…… 3-8 表3.3 磁力支承試驗各組自振頻率（吸附鋼鈑厚度1cm）…… 3-8 表3.4 磁力支承試驗各組阻尼比（吸附鋼鈑厚度3cm）……… 3-9 表3.5 磁力支承試驗各組阻尼比（吸附鋼鈑厚度2cm）……… 3-10 表3.6 磁力支承試驗各組阻尼比（吸附鋼鈑厚度1cm）……… 3-10 表3.7 各組垂直及平行振動方向之開磁磁力裝置對系統形心 之迴轉半徑平方總和 …………………………………… 3-19 表3.8 B組及B'組自振頻率預測值與試驗值比較表 ………… 3-20 表4.1 RCA試驗編號及排列方式 ……………………………… 4-2 表4.2 RCA組衝擊試驗x向之動態剛度 ………………………… 4-5 表4.3 RCA組衝擊試驗y向之動態剛度 ………………………… 4-6 表4.4 RCA組衝擊試驗z向之動態剛度 ………………………… 4-7 表4.5 RCA組衝擊試驗x向FRF及其相位圖 …………………… 4-9 表4.6 RCA組衝擊試驗y向FRF及其相位圖 …………………… 4-10 表4.7 RCA組衝擊試驗z向FRF及其相位圖 …………………… 4-11 表4.8 實際基座衝擊試驗三項之動態剛度 …………………… 4-16 表4.9 實際基座衝擊試驗三向FRF及其相位圖 ……………… 4-17 表5.1 鋼柱試驗模擬元件繪製位置示意圖 …………………… 5-3 表5.2 磁力裝置元件參數模擬結果 …………………………… 5-7 表5.3 鋼柱試驗模擬A組及A'組模擬結果與試驗結果比較 … 5-7 表5.4 鋼柱試驗模擬B組及B'組模擬結果與試驗結果比較 … 5-8 表5.5 RCA衝擊試驗模擬元件繪製位置示意圖 ……………… 5-10 表5.6 RCA組x向基座試驗與電腦模擬比較 …………………… 5-14 表5.7 RCA組y向基座試驗與電腦模擬比較 …………………… 5-15 表5.8 RCA組z向基座試驗與電腦模擬比較 …………………… 5-16 表5.9 衝擊力歷時記錄及模擬速度反應輸出 ………………… 5-17 表5.10 磁力模擬元件勁度參數對動態剛度模擬之影響 ……… 5-19 表5.11 基座試驗RCA組基本資料 ……………………………… 5-22 表5.12 鋼柱試驗各組別基本資料 ……………………………… 5-22 表5.13 基座試驗RCA組之模擬元件勁度修正模擬值與公式值 比較 …………………………………………………… 5-23 表5.14 鋼柱試驗之模擬元件勁度修正模擬值與公式值比較 … 5-24 表6.1 磁力裝置模擬元件參數 ………………………………… 6-3 圖目錄 圖1.1 研究流程圖 ……………………………………………… 1-4 圖2.1 精密機台基座固定示意圖 ……………………………… 2-2 圖2.2 磁力裝置立面圖 ………………………………………… 2-3 圖2.3 磁力裝置充磁時 ………………………………………… 2-3 圖2.4 磁力裝置底部提供磁力之磁盤 ………………………… 2-3 圖2.5 磁吸力試驗裝置示意圖與試驗照片 …………………… 2-4 圖2.6 高斯計外觀 ……………………………………………… 2-5 圖2.7 磁力裝置磁場量測工作照 ……………………………… 2-5 圖2.8 磁場量測試驗之量測點位圖 …………………………… 2-6 圖2.9 磁力裝置吸附於3cm鋼板之磁場大小分佈圖 ………… 2-7 圖2.10 磁力裝置吸附於2cm鋼板之磁場大小分佈圖 ………… 2-7 圖2.11 磁力裝置吸附於1cm鋼板之磁場大小分佈圖 ………… 2-8 圖2.12 磁力裝置充磁時，磁力線圈示意圖 …………………… 2-8 圖2.13 衝擊試驗訊號處理流程圖 ……………………………… 2-11 圖2.14 衝擊試驗量測儀器 ……………………………………… 2-12 圖3.1 鋼柱試驗裝置示意圖 …………………………………… 3-1 圖3.2 鋼柱試驗裝置 …………………………………………… 3-1 圖3.3 磁力支承配置示意圖 …………………………………… 3-2 圖3.4 試體編號說明圖 ………………………………………… 3-3 圖3.5 鋼柱衝擊試驗裝置示意圖 ……………………………… 3-4 圖3.6 鋼柱衝擊試驗裝置照片 ………………………………… 3-4 圖3.7 低臨界阻尼系統之自由振動反應 ……………………… 3-5 圖3.8 求取系統自振頻率與阻尼比之流程說明圖 …………… 3-6 圖3.9 鋼柱試驗各試驗組別自振頻率交叉比對圖 …………… 3-13 圖3.10 各組別磁力裝置遠離試體形心排列（b小組）之自振 頻率比較圖 …………………………………………… 3-13 圖3.11 鋼柱試驗各試驗組別阻尼比交叉比對圖 ……………… 3-15 圖3.12 鋼柱試驗數值示意圖 …………………………………… 3-16 圖3.13 磁力支承到振動中心軸之距離d ……………………… 3-16 圖3.14 迴轉半徑計算示意圖 …………………………………… 3-17 圖3.15 鋼柱試驗各組磁力裝置編號及形心位置座標 ………… 3-18 圖3.16 A組、A'組迴轉半徑平方總和與自振頻率平方關係圖… 3-20 圖3.17 B組（a）及B'組（b）自振頻率預測值與試驗值比較… 3-21 圖3.18 B組及B'組迴轉半徑平方總和與自振頻率平方關係圖… 3-21 圖3.19 系統以螺拴固接與磁力固定之剛度與阻尼比較 示意圖 ………………………………………………… 3-22 圖4.1 試體RCA裝置平面圖及立面圖 ………………………… 4-1 圖4.2 裝上磁力裝置之試體RCA ……………………………… 4-2 圖4.3 RCA衝擊力及速度反應量測位置示意圖 ……………… 4-3 圖4.5 RCA組衝擊試驗x向動態剛度比較圖 …………………… 4-8 圖4.6 RCA組衝擊試驗y向動態剛度比較圖 …………………… 4-8 圖4.7 RCA組衝擊試驗z向動態剛度比較圖 …………………… 4-8 圖4.8 試體RCA x向及y向衝擊試驗之平面配置 ……………… 4-13 圖4.9 實際基座外觀與底部挖空情形 ………………………… 4-14 圖4.10 實際基座尺寸示意圖 …………………………………… 4-14 圖4.11 實際基座衝擊力及速度反應量測位置示意圖 ………… 4-15 圖5.1 摩擦型隔震支承元素力學性質示意圖 ………………… 5-2 圖5.2 鋼柱試驗SAP2000電腦模擬試體 ……………………… 5-4 圖5.3 鋼柱模擬之衝擊力歷時輸入與加速度反應歷時輸出 … 5-4 圖5.4 鋼柱試驗電腦模擬分析流程 …………………………… 5-5 圖5.4 RCA衝擊試驗SAP2000電腦模擬試體 …………………… 5-9 圖5.6 RCA基座水平向衝擊試驗電腦模擬流程圖 …………… 5-11 圖5.7 RCA基座垂直向衝擊試驗電腦模擬流程圖 …………… 5-12 圖5.8 阻尼比不同之動態剛度 ………………………………… 5-18 圖5.9 磁力模擬元件勁度乘以修正係數與試驗之動態剛度比較 ………………………………………………………… 5-19