簡介

地震模擬實驗室

小型結構實驗室

小型結構實驗室具備鋼構造反力牆 (reaction wall) 及反力地板 (reaction floor),主要可提供出力小與高精度之動態測試服務(dynamic testing),以及一般傳統的小型靜態測試 (quasi-static testing)。此外,小型結構實驗室亦可提供複合實驗(hybrid simulation)及即時複合實驗(real-time hybrid simulation)之服務。

小型結構實驗室之軟硬體配置,可供國內外學術界進行先進實驗技術開發之平台,包括多自由度油壓致動器精確的即時控制、數值演算法的應用、平行或多工運算技術、模型參數即時修正技術、跨系統整合技術、資料傳遞與儲存技術等、以及非接觸型實驗量測與分析技術等,可滿足國內產官學界地震工程測試驗證之需求。

小型結構實驗室目前配置之軟硬體簡述如下:

(一) 油壓與控制系統
實驗室具備六支動態油壓伺服致動器,最大衝程為± 127 mm,最大出力為± 15 kN,最大流量為 15 gpm。實驗室使用MTS FT-100數位控制器,可同時進行兩個獨立實驗並控制六支致動器。為了供給油壓致動器穩定的工作油壓,實驗室具備兩組油壓分歧座,並於地下室安裝MTS SilentFlo電動油壓泵,可提供3,000 psi 油壓及最高 60 gpm的總流量。油壓設備相關規格請詳見【小型結構實驗室油壓設備性能表】

小型結構實驗室油壓設備性能表

 

反力牆及材料試驗機

High Rate
試驗機

振動台

Type

244.11

810 10Ton

25Ton Frame

0.5Mx0.8M

1.7Mx2.5M

Force (kN)

±15

±100

±100

±15

±500

Stroke(mm)

±125

±125

±75

±125

±75

±250

Disp. Sensor

LVDT

LVDT

LVDT

LVDT

S/V

Type

252.25

252.25x2

252.25

252.25

252.25

D792

gpm

15

30

15

15

15

200

Load Cell

Type

661.19F-03

661.20F-03

-

-

1040

Capacity (kN)

±15

±100

±100

-

±500

Swivel/
Grip

Type

249.11M25

647.10A-32

-

-

-

Pattern (mm)

63.5

-

-

114.3

241.3

Quantity

6-2X

X
(X≦3)

1

1

1

1

 

(二) 反力牆與反力地板
實驗室具備鋼構造反力地板與反力牆,採整體分析設計與組裝,以進行有限元素模態分析與最大靜力加載分析後完成設計。兩座反力牆的高度分別2.0 m與1.5 m,寬度分別為3.5 m與4.5 m,模態分析第一共振頻率分別為55.08 Hz與100.35 Hz,測試試體或轉接板可使用 M 20及M 12螺栓與反力牆進行接合。反力地板為兩鋼板焊接組合而成,尺寸為4.85 m x 4.35 m,測試試體或夾具可使用M12及M10螺栓與地板進行鎖固。

(三) 材料試驗機
實驗室設置一座MTS 810材料試驗機,材料試驗機最大衝程為± 75 mm,最大出力為± 100 kN,最大流量為 15 gpm,可供精密與關鍵設備組件進行相關材料實驗。材料試驗機具備夾持試片之楔形塊,可進行動態反覆疲勞載重實驗。

(四) 即時運算機器
實驗室具備了三種不同的即時運算機器:(1)dSPACE的MicroLabBox、(2)MathWorks的xPC Target,以及(3)National Instruments(NI)的PXI系統,其中xPC Target與PXI搭載光纖共享記憶體(SCRAMNet),可透過光纖與MTS FT-100 數位控制器直接進行數據交換,提供實驗運算資料傳遞的一種方式。

(五) 圖形處理單元加速運算電腦
為了能夠以高性能進行非線性數值模型之計算,實驗室具備基於圖形處理單元的高性能數值計算引擎,藉由平行有限元素計算方法,透過多執行緒提高有限元結構分析的計算效率,加速數值運算的速度,使即時運算機器能有較多的時間進行致動器的補償計算與位移加載。

(六)資料擷取系統
小型結構實驗室具備32通道的MTS FlexDAC資料蒐集器,可集錄1/4橋、半橋與全橋式量測儀器的訊號。此外,前述的NI PXI系統亦可做為資料蒐集之用,最多可支援集錄88通道的類比訊號。

(七)應用軟體
小型結構實驗室目前具備MTS 793控制軟體,可進行油壓致動器的校正與調適。此外亦具備NI VeriStand 與LabVIEW,可迅速建立測試單元控制,並編寫資料擷取、測試程序、與系統整合等。