請用此 Handle URI 來引用此文件:
http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/60311
完整後設資料紀錄
DC 欄位 | 值 | 語言 |
---|---|---|
dc.contributor.advisor | 周中哲(Chung-Che Chou) | |
dc.contributor.author | Chia-En Tsai | en |
dc.contributor.author | 蔡佳恩 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-16T10:15:18Z | - |
dc.date.available | 2014-08-20 | |
dc.date.copyright | 2013-08-20 | |
dc.date.issued | 2013 | |
dc.date.submitted | 2013-08-19 | |
dc.identifier.citation | 1. ABAQUS (2010), “Standard user’s manual version 6.10”,Dassault Systemes Simulia Corp., Providence, RI, USA.
2. Amick H., Gendreau M., and Gordon C. G. (2002), “Facility Vibration Issues for Nanotechnology Research”, Symposium on Nano Device Technology. 3. Amick H., Gendreau M., Busch T., and Gordon C. (2005), “Evolving criteria for research facilities: Vibration”, Proceedings of SPIE, Vol. 5933. 4. Bendat J. S., and Piersol A. G. (1986), “Random Data Analysis and Measurement Procedures”, 2nd Edition. 5. Chopra A. K. (2007), “Dynamics of Structures, Theory and Applications to Earthquake Engineering”, 3rdEdition. 6. Cole H. A. Jr. (1971), “Methods and apparatus for measuring the damping characteristics of a structure”, United States Patent No.3,620,069. 7. Gordon C.G.(1991) , “Generic Criteria for Vibration Sensitive Equipment, Vibration Control in Microelectronics”, Optics and Metrology, SPIE Prod., Vol.1619, pp.71-85. 8. Hardin B.O., and Black W.L. (1968), “Vibration Modulus of Normally Consolidated Clay”, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 94, No. SM2, pp. 353-369. 9. Huang, M. L. Wu, S. R. Long, S. S. Shen, W. D. Qu, P. Gloersen, and K. L. Fan (1998) , “The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis”, Proc. Roy. Soc. Lond., 454A, pp.903-993. 10. Ibrahim S. R., and Mikulcik E. C. (1976), “A Method for the Direct Identification of Vibration Parameters from the Free Responses”, Shock and Vibration Bulletin, Vol. 47, Pt. 4, pp. 183-198. 11. Ibrahim S. R. (1977), “Random Decrement Technique for Modal Identification of Structures”, Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 14, pp. 696-700. 12. Ibrahim S. R. (1978), “Modal Confidence Factor in Vibration Testing”, Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 15, pp. 313-316. 13. Kramer S. L. (1996), “Geotechnical earthquake engineering”, PrenticeHall, Englewood Cliffs, N. J., 653. 14. Sawangsuriya A. (2012), Wave Propagation Methods for Determining Stiffness of Geomaterials, Wave Processes in Classical and New Solids, Prof. Pasquale Giovine (Ed.), ISBN: 978-953-51-0821-4, InTech, DOI: 10.5772/48562. 15. Schnabel P. B., Lysmer J. , and Seed H. B.(1972), “SHAKE: A Computer Program for Earthquake Response Analysis of Horizontal Layered Sites”, Report No.EERC 72-12, EERC, University of California, Berkeley, California. 16. Vandiver J. K., Dunwoody A. B., Campbell R. B., Cook M. F. (1982), “A mathematical basis for the random decrement vibration signature analysis technique”, Journal of mechanical design, Vol. 104, pp. 307-313. 17. Wu Z. , and Huang N. E. (2004), “A study of the characteristics of white noise using the empirical mode decomposition method”, Proc. Roy. Soc. London, 460A, pp.1597-1611. 18. 馬宏睿,俞渭雄,劉偉慶(2004)「防微振技術的現狀與展望」,第四屆全國建築振動學術會議論文,中國 19. 東京測震,「小型伺服型速度計VSE-15D」,東京測振株式會社 20. 呂銘浩(2008),「不同砂土之阻尼比關係應用於減振箱之初步研究」,碩士論文指導教授:劉俊秀,國立交通大學土木工程研究所,新竹 21. 呂宏猷(2009),「結構微振資料之模態參數識別」,碩士論文指導教授:朱世禹,國立成功大學土木工程研究所,台南 22. 黃鍔(2004),「HHT於結構物損傷偵測之使用」,交通部、國立中央大學,生命週期導向之橋梁資訊管理系統建立及維護管理作業自動化技術開發成果研討會會議資料,中壢 23. 交通部(2000),公路橋梁設耐震設計規範,交通技術標準規範公路類公路工程部,交技(89)字第003577號,幼獅文化事業股份有限公司 24. 季新強,李愛群(2005)「精密儀器防微振方法及其研究進展」,特種結構,第二十二卷,第二期,36-40頁,中國 25. 邱煌傑(1996),「花蓮大比例尺模型地震試驗之地盤震動反應分析」,碩士論文指導教授:陳正興,國立台灣大學土木工程研究所,台北 26. 陳明徹(2012),「應用隨機子空間系統識別方法探討橋梁結構健康診斷」,碩士論文指導教授:羅俊雄,國立台灣大學土木工程研究所,台北 27. 王金山(2004),「共振柱試驗之土壤動力性質」,碩士論文指導教授:黃俊鴻,國立中央大學土木工程研究所,中壢 28. 王彥博,鍾立來,李建良(2003),「高科技廠房之微振動量測技術」,結構工程,第十八卷,第四期,第49-74頁 29. 王濟,胡曉(2006),「MATLAB 在振動信號處理中的運用」,中國水利水電出版社,北京 30. 青島工程有限公司,「中央研究院跨領域科技研究大樓新建工程補充地質調查工作」 31. 周中哲,蔡佳恩,曾冠霖,林憲忠(2013),「中央研究院跨領域科技研究大樓核心平台振動量測期末報告」,財團法人國家實驗研究院國家地震工程研究中心 | |
dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/60311 | - |
dc.description.abstract | 隨著高科技廠房製程持續創新發展,或是學術研究精密儀器實驗室,其所使用的精密儀器,對於適合儀器運作的微振動需求也越來越嚴格。如何提供儀器合適運作環境的議題,也變得越來越重要。過去有許多相關的隔振設計,也曾經使用石英砂來進行隔振的設計,但是對於這樣隔振設施的特性,目前尚未有一個完整明確的研究,本研究即以石英砂隔振平台實際設計案例作進一步探討。隨著施工過程進行,到現地量測不同階段下隔振平台的微振動特性,並對量測到的微振動訊號進行系統識別,分別以單自由度動力模型(簡化模型)與現地實際幾何配置建置的有限元素分析模型(複雜模型)描述整個隔振平台的動力反應。
本研究標的「微振動隔振平台」設於建築物最底樓(地下二樓),在預計放置精密儀器處下方,為一個可填隔振用石英砂的獨立基坑,該基坑係以樁基礎形式支撐與建築物基礎分開。基坑裡面分別填充兩種粒徑分佈不同的石英砂作為隔振材,並在砂體上放置一個1 m厚的混凝土蓋板作為放置儀器之基座。為了避免來自建築物的振動源因為混凝土蓋板傳入基坑內,因此在混凝土蓋板與四周筏基部分留有5 cm的空隙,此即為石英砂隔振平台之幾何配置。 本研究分成兩個部分進行,其中第一個部分為現地量測資料的蒐集與分析,第二部分為數值模型模擬與預測。 第一部分本訊號系統識別的部分可以分為三個流程,分別是一、對訊號進行降噪;二、從隨機穩態的訊號中萃取其自然衰減振動反應歷時;三、針對自然衰減振動反應作系統識別,以找出其自然頻率與阻尼比。本研究使用的方法分別為總體經驗模態分解法(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)、隨機遞減法(Random Decrement Method, RDM)、亞伯拉罕時間域法(Ibrahim Time Domain, ITD)。 第二部分數值分析,使用ABAQUS有限元素分析軟體,根據現地幾何配置,簡化模型以二維平面應變的模式分析。就標準砂材料性質取得來源,分成兩個分析模式。其一是以過去文獻提及標準砂剪力模數經驗公式,得出標準砂參數進行分析。也因為此材料性質取得無需依賴現地微振動訊號測量結果,故在隔振平台設計階段可作為隔振設施動力特性的預測模型。另一方面,使用單向度波傳理論找出代表砂體的剪力波速進行數值分析。因為此參數須在隔振平台已完成的情況下進行量測,所以為透過現地訊號系統識別反推材料性質之修正模型。 識別結果發現此含石英砂隔振平台屬於被動隔振結構物,為單自由度動力系統。根據數值模型分析的結果與現地測量值比較發現,基坑垂直方向以單向度波傳理論所推出的材料性質會比較符合現地量測值;水平方向以使用共振柱試驗所推導的經驗公式會比較符合現地量測值。數值模型大致而言,在模型主頻的部分會比現地實際測量值要小,在振幅的預測上會比實際測量到的結果要大,結構物實際行為比模型分析的結果要佳。 | zh_TW |
dc.description.abstract | With the development of hi-tech facilities and academic laboratories with precision instruments, the issue of how to provide a suitable vibration environment for equipment became more and more important. The design of isolators by using quartz containers has been used in the past, but this type of isolator has not been studied thoroughly. In this thesis we research a practical isolator using a quartz container and measure the in suit micro vibration signals of the isolator under different stages of construction. In order to accurately model the problem we utilize system identification to find the structure’s natural frequency and damping ratio, then use a single degree of freedom dynamic model (simplified model) and an in suit geometry finite element model (complex model) to describe the entire dynamic response of the isolator.
The quartz container is located at the bottom of the building, and is supported on four piles. Basically, the quartz container and building are separated. The container is filled with two layers of different standard sand which are all specified in ASTM C778. The first layer (graded sand) is 3 m in depth, and the second layer (single particle sand) is 1 m in depth. Finally, we placed a 1 m depth concrete slab on top of the sand. To prevent the ambient vibration of the building transferring to the container through the concrete slab, we keep a 5 cm gap around the concrete slab. Three steps of signal processing and system identification are applied in this study. In the first step, we denoise our measured in suit signals. In the second step, we get the free vibration natural decline curves from the stationary random data, and finally, we identify the natural frequency and damping ratio of the quartz container. The methods we use in the research are Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD), random decrement method (RDM), and Ibrahim Time Domain (ITD) respectively. We use the finite element software ABAQUS to simulate the dynamic behaviors of the quartz container. Because there are two ways to get the material properties of the standard sand, we have two different models. In the first model, we can decide the sand’s properties through empirical results from the resonant column tests. Because the process of obtaining the sand properties does not rely on the in suit measurements, this model can be regarded as forecast model in the design stage. In the second model, we can get sand properties through the results of system identification by using one-dimensional wave propagation theory. This second model is regarded as modified model to be close to the in suit conditions. The quartz container is the structure of passive control, and mainly behavior as a single degree of freedom dynamic system. According to the comparisons between measurements from the in suit and results from the numerical simulation, the results of the model based on the one-dimensional wave propagation theory are close to in suit measurements in the vertical direction; and the results of model based on empirical formulas are close to in suit measurements in the horizontal direction. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-16T10:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-102-R00521210-1.pdf: 31165228 bytes, checksum: c99e49d4f374fb694e674140a8ae5dc9 (MD5) Previous issue date: 2013 | en |
dc.description.tableofcontents | 口試委員審定書
誌謝 III 摘要 IV ABSTRACT VI 圖目錄 III 表目錄 VI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究內容與方法 2 1.4 文獻回顧 2 1.4.1精密儀器防微振方法 2 1.4.2 微振動使用規範 5 1.4.3 系統識別 6 1.4.4 材料性質 7 第二章 基本理論 16 2.1 前言 16 2.2 微振動基本理論 16 2.2.1 基本假設與優點 16 2.2.2 1/3八度音頻寬介紹 17 2.2.3 微振動標準曲線 18 2.2.4 訊號處理理論介紹 20 2.3 振動力學行為 22 2.3.1 單自由度系統 22 2.3.2 雙自由度系統 24 第三章 現地微振動測量 32 3.1 測量場址 32 3.2 測量儀器 32 3.3 測量流程與配置 33 3.4 測量結果 34 3.4.1 第一次測量結果比較 34 3.4.2 第四號基坑各階段測量結果 35 3.4.3 第四號基坑歷次量測結果比較 36 第四章 含石英砂隔振平台動力原型 50 4.1 前言 50 4.2訊號處理與系統識別 51 4.2.1 經驗模態分解法(EMD)介紹 51 4.2.2總體經驗模態分解法 (EEMD)介紹 53 4.2.3 隨機遞減法(RDM)介紹 54 4.2.4亞伯拉罕時間域法(ITD) 55 4.3 系統識別結果 (包含水平方向垂直方向) 57 4.3.1級配砂上(位置二)量測訊號識別 57 4.3.2單一粒徑砂上(位置三)量測訊號識別 59 4.3.3混凝土蓋板上(位置四)量測訊號識別 60 4.3.4 多筆微振動訊號識別 62 4.4 單自由度動力模型 64 4.4.1單自由度動力特性 64 4.4.2單自由度動力模型 65 第五章 有限元素模型 90 5.1 前言 90 5.2 有限元素模型建立 90 5.2.1 邊界條件與元素網格 91 5.2.2 介面性質 92 5.2.3 加載方式與動力分析 93 5.2.4 現地土壤的性質 94 5.2.5 混凝土的材料性質 96 5.2.6 標準砂的材料性質 96 5.2.7 標準砂的阻尼參數 99 5.2.8 單向度波傳理論 101 5.3 有限元素分析結果 104 5.3.1 預測模型分析結果 105 5.3.2 識別模型分析結果 107 5.3.3 小結 108 5.4 有限元素模型參數分析 109 第六章 結論 131 參考文獻 133 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 精密儀器之石英砂隔振平台微振動特性研究 | zh_TW |
dc.title | Micro Vibration of Hi-Tech Facilities Isolated with a Quartz Container | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 101-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 羅俊雄(Chin-Hsiung Loh),陳正興(Cheng-Hsing Chen),葛宇甯(Yu-Ning Ge),劉俊秀(Gin-Show Liou) | |
dc.subject.keyword | 精密儀器,微振動,ASTM標準砂,石英砂隔振平台,系統識別,總體經驗模態分解法,隨機遞減法,亞伯拉罕時間域法,單向度波傳理論, | zh_TW |
dc.subject.keyword | Hi-Tech Facilities,Micro Vibration,ASTM Standard sand,Quartz,system identification,EEMD,RDM,ITD,One-Dimensional Wave Propagation Theory, | en |
dc.relation.page | 134 | |
dc.rights.note | 有償授權 | |
dc.date.accepted | 2013-08-19 | |
dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 土木工程學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 土木工程學系 |
文件中的檔案:
檔案 | 大小 | 格式 | |
---|---|---|---|
ntu-102-1.pdf 目前未授權公開取用 | 30.43 MB | Adobe PDF |
系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。