成果
中心首頁 / 成果 / 中心技術報告 / NCREE-2022-004

中心技術報告
瀏覽人次:16846

NCREE-2022-004

時間 2022-05-03
標題 智慧型奈米阻尼器開發
作者 [葉芳耀] [游忠翰] [彭聖凱] [林子修] [張國鎮]
摘要 被動型奈米阻尼器具有雙指數之力學特性,於小速度下阻尼器出力與速度呈α>1之關係,而於一般運作速度下則呈現α<1之關係。應用於橋梁,可以降低平時溫差或行車作用下阻尼器之內壓與油封之磨耗,大幅提升阻尼器之耐久性。應用於隔震結構,可使隔震系統於小地震下充分發揮隔震效果,且不影響大地震下的消能行為。奈米阻尼器物理機構簡單,相較於傳統液態黏性阻尼器製作成本低廉,可因應結構設計需求直接進行製造,而非市面上必須配合傳統黏性阻尼器產品型號進行結構設計,因此更進一步提高了結構控制之精度。同時奈米阻尼器不須透過內部加壓的方式進行力學行為調整,因此於常時靜止狀態下,不會有額外力量作用於阻尼器油封,可大幅提升油封壽命。另一方面,奈米阻尼器安裝於結構物上時,可以直接更換內部奈米流體,以達到即時改變阻尼器的力學行為之目的。 奈米流體阻尼器之研發共可分為三大部分:第一為奈米流體流變特性之研究,其中包含奈米流體的配製、以及流體流變特性之試驗,並且將奈米流體的黏度曲線,回歸成三組Cross Model組合之數學模型,進一部透過參數分析建立公式化的奈米流體流變資料庫。第二部分藉由實尺寸奈米流體阻尼器之性能試驗,驗證添加奈米材料的阻尼器具有雙指數力學曲線特性,並透過溫控試驗建立奈米阻尼器的溫度修正公式。最後參考歐盟規範,驗證奈米流體阻尼器符合其消能元件中STU (Shock Transmitted Unit)之性能規定,並且透過實際橋梁試驗之量測資料,驗證阻尼器於橋梁車行振動下,相較於傳統黏性阻尼器,具備有極低出力以及累積阻尼能。 研究結果顯示:(1)奈米流體的初始黏度大於相應的純PPG流體的黏度;(2)初始黏度與PPG聚合物鏈長和流體濃度成正比;(3)剪切增稠作用,凝團效應和最大黏度皆與流體濃度成正比;(4)隨著溫度的上升,各剪應變率所對應的黏度隨之下降,相對極小及極大黏度所對應的剪應變率也隨溫度增加而變大;(5)奈米流體阻尼器遲滯迴圈的大小與測試頻率及最大速度成正比,溫度修正後奈米流體阻尼器的出力曲線及出力方程式均顯示具有雙指數之力學特性。
關鍵字 奈米材料、流變學、阻尼器性能試驗、阻尼器設計、結構被動控制 (Nano-material, Rheology, damper performance test, damper design, structural passive control)
檔案下載