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

 

(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。