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研究生: 李傳承
Lee, Chuan-Cheng
論文名稱: 懸吊式匯流排系統實驗與數值分析研究
Experimental and Numerical Study of Suspended Busway Systems
指導教授: 林凡茹
Lin, Fan-Ru
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 171
中文關鍵詞: 匯流排系統元件實驗數值分析
外文關鍵詞: Busway system, Experimental test, Numerical analysis
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  • 在現代社會中,電力需求日益增長,尤其在工業生產、商業建築和大型設施等應用場景中,匯流排系統成為了理想的解決方案。這種系統不僅能夠滿足高功率需求,還提供更靈活、高效且可擴展的供電選擇。因此,近年來,匯流排配電系統逐漸取代傳統電纜線,廣泛應用於需要大電力和彈性供電的關鍵設施,例如智慧型大樓、數據中心和高科技廠房。
    為了深入了解匯流排系統特性以及在受震下的振動模式,本研究針對國內兩種常見的匯流排系統進行相關研究和探討,主要分為元件試驗和振動台實驗。並為了驗證匯流排系統的耐震性能,使用數值分析軟體(SAP2000)建立了匯流排系統在實驗構架中的數值模型,並進行了初步的線性動力分析,將數值分析結果與現場試驗結果進行相互比較。
    在研究中進行了一連串的元件實驗,並求得匯流排系統上各構件的力學參數,包括直線段匯流排、彈簧避振器和橋式接頭。這些力學參數被用於建立數值模型,並進行模擬,得到了相近的結果。並分析日本振動台實驗,透過系統識別的傳遞函數分析,觀察匯流排試體的震動模態。同時,在結構分析軟體中建立數值模型,按照元件實驗得到的力學參數設定,模擬出試體的模態及震動反應。
    經過模擬結果與實驗結果的比較後,發現在傳遞函數分析中,數值模擬結果能大致符合振動台試驗之趨勢;在加速度歷時的比對中,模擬大致皆有符合實驗之反應,有部分則有些許的差異;在位移歷時的比對中,模擬結果與實驗結果不甚吻合。推測以上差異原因如下,本研究之數值模擬為線性分析方式,對於大震度下,未考量水平吊架處固定件滑動之非線性行為,故數值模型於加速度以及位移量模擬略低於實驗量測結果;阻尼比設定之差異所導致數值模型無法符合實驗之振型。

    In recent years, busbar distribution systems have gradually replaced traditional cable wiring, finding widespread use in critical facilities requiring high power and flexible power supply, such as smart buildings, data centers, and high-tech factories.
    The research is divided into component testing and shake table experiments. Additionally, to validate the seismic performance of the busbar systems, a numerical model of the busbar system within the experimental framework is established using structural analysis software (SAP2000).
    In the study, a series of component experiments were conducted to determine the mechanical parameters of various components on the busbar system. Additionally, the vibration table experiments from Japan were analyzed using system identification transfer functions to observe the vibration modes of the busbar specimens. Simultaneously, numerical models were established in structural analysis software, configuring them according to the mechanical parameters obtained from the component experiments, to simulate the modal behavior and vibrational response of the specimens. After comparing the experimental and simulated results, it was observed that in the transfer function analysis, the frequency of the numerical simulation results closely matched the experimental results. Moreover, the comparison indicated that the numerical simulation results roughly aligned with the trends observed in the shake table tests, with only minor discrepancies in peak values. It was also noted that different damping ratio settings could lead to varied simulation outcomes.

    摘要 i Abstract ii 誌謝 v 圖目錄 viii 表目錄 xvi 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 3 1.3 文獻回顧 4 1.4 論文架構 6 第二章 匯流排系統元件實驗與數值模擬 7 2.1 匯流排系統-直線段 9 2.1.1 抗拉實驗 9 2.1.2 抗壓實驗 13 2.1.3 敲擊實驗 15 2.1.4 數值模擬 19 2.2 匯流排系統-彈簧避振器 20 2.2.1 抗壓實驗 20 2.2.2 數值模擬 25 2.3 匯流排系統-橋式接頭 28 2.3.1 四點抗彎實驗 28 2.3.2 數值模擬 37 第三章 匯流排系統振動台實驗與數值模擬 41 3.1 日本振動台實驗介紹 41 3.1.1 輸入歷時介紹 41 3.1.2 實驗構架介紹 43 3.1.3 實驗試體介紹 47 3.1.4 實驗量測儀器配置介紹 54 3.1.5 系統頻率識別 57 3.2 數值模型建立 60 3.3 模擬結果 64 3.4 實驗與數值模型比較 66 第四章 結論與建議 82 4.1 結論 82 4.2 建議 83 參考文獻 84 附錄 85 附錄A 振動台構架加速度歷時 85 附錄B 振動台構架加速度傳遞函數分析結果 90 附錄C 試體A加速度歷時 96 附錄D 試體A位移歷時 146 附錄E 試體A加速度傳遞函數分析結果 156 附錄F 數值模擬與振動台實驗加速度歷時比較 164 附錄G 數值模擬與振動台實驗位移歷時比較 169

    [1] 曾增維,《懸吊式匯流排系統動態行為實驗研究》,碩士論文,國立成功大學,2022。
    [2] 陳威中,《懸吊式匯流排系統耐震性能研究》,結構工程研討會,國家地震工程中心,2022。
    [3] 黃昱喬,《直線匯流排元件實驗規劃及設計》,結構工程研討會,國家地震工程中心,2022。
    [4] CNS 2112 (1996),「金屬材料拉伸試驗試片」,經濟部標準檢驗局,台北。
    [5] CNS 2111 (1996),「金屬材料拉伸試驗法」,經濟部標準檢驗局,台北。
    [6] ASTM E1876-01 (2002), “Standard Test Method for Dynamic Young’s Modulus, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio by Impulse Excitation of Vibration”, American Society for Testing and Materials International, United States.
    [7] CNS 14286 (2016),「低電壓匯流排」,經濟部標準檢驗局,台北。
    [8] 公共工程施工規範16451,裝甲型匯流排,行政院公共工程委員會,台北。
    [9] 公共工程施工規範16452,模鑄式匯流排,行政院公共工程委員會,台北。

    下載圖示 校內:2025-09-01公開
    校外:2025-09-01公開
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