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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:連柄順
研究生(外文):Lien Ping - Shun
論文名稱:柔性系統變形之模擬分析研究
論文名稱(外文):The Deformations Simulation and Analysis of the Flexible System
指導教授:胡寶麟胡寶麟引用關係
指導教授(外文):Hwu Bao - Lin
學位類別:碩士
校院名稱:中正理工學院
系所名稱:軍事工程研究所
學門:軍警國防安全學門
學類:軍事學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:落石柔性系統環圈環網
外文關鍵詞:rockflexible protection systemringring net
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柔性系統屬被動式防護設施的一種,於歐美各國已使用多年,惟系統吸能行為複雜,需建立一套模擬分析的電腦模式,以期能取代龐大試驗場地、鉅額經費及試驗資料蒐集不易之現地試驗。
本研究首先對1997桃園北橫現地試驗所使用環網的鋼料及環圈進行拉伸試驗,並設計一組長*寬*高=3m*2m*2m的剛性構架進行柔性系統之模型吊載試驗,以期瞭解模擬柔性系統所需的相關參數,並使用SAP90程式作單一環圈及環網的靜力分析;非線性分析部份,則採用「構架非線性簡易有限元素分析程式」進行分析;經與室內模型試驗結果比較,該程式可適切地模擬環網吊載試驗之結果。
基於上述所建立的模擬模型,再進一步地對柔性系統相關影響參數探討得知:1.環圈所使用的鋼材,以彈性模數較高者為佳,尤當系統受衝擊時,環圈較不易變形且降低環圈的更換率及維修率。2.環圈斷面為7股鋼線者,對於鋼索夾抗拉強度的提供及系統防護的效應,均較其他鋼線數佳。3.不考慮環網鬆弛度時,跨距對變位量並未有顯著的影響。4.蜂巢型排列方式較十字型更具有防護效益,除降低變位量外,亦承受更大的載重。

Flexible system is one of the passive protection facilities, which has been used for years in the European and North American areas. The complexity of the absorption energy behavior of the system made the need for a computer simulation model to replace the field tests which need large test site, high project budget and hard collection of the test data.
In this research, the ring net used at 1997 Tao-Yuan field test is used to determine the properties of the steel. A 3m*2m*2m rigid frame was conducted for model loading test to determine the related parameters of ring net for flexible system simulation. The SAP90 program is employed for static analysis of single ring and also for the analysis of the ring net behaviors. As for the nonlinear analysis, an “Frame Nonlinear Simplify F.E.M. program” is used to simulate the real time change of the stiffness of the structure. The comparison of the simulation with the model test result shows that this F.E.M. program simulates the ring net behaviors appropriately.
Base on the simulation model, the related influent parameters of the flexible system was further studied as follow. The higher the Young’s modulus of the steel of the ring, the better the resistance of the ring net system is demonstrated for the impact load. One ring with seven steel wires has the best tensile strength and the best impact protection effect of all the tests. The span of the ring net has no influence for the displacement. The “Honey comb” arrangement of rings has less displacement and higher bearing load compared to the “Cross” arrangement.

1. 緒論 ……………………………………………………………………1
1.1 研究背景 ……………………………….…………………………1
1.2 研究目的 ……………………………….…………………………1
1.3 研究方法及內容 ………………………….………………………2
2. 柔性系統行為特性 ……………………………………………………4
2.1 落石及土石流發生原因 …………………………………………4
2.2 文獻回顧 …………………………………………………………6
2.2.1美國加州現地試驗 ……………………………………………6
2.2.2瑞士Oberbuchsiten現地試驗 ………………………7
2.2.3瑞士Beckenried現地試驗 ……………………………………7
2.2.4美國奧勒岡州藍河現地試驗 ………………….…………….8
2.2.5台灣桃園北橫現地試驗 ……………………………………10
2.2.6日本現地試驗 …………………………………………………12
2.3剛性及柔性系統之消能特性 ……………………………………14
2.4柔性系統之組成構件 ……………………………………………17
2.4.1環圈網 ………………………………………………………18
2.4.2鋼索 …………………………………………………………18
2.4.3鋼柱 …………………………………………………………19
2.4.4消能環 ………………………………………………………19
2.4.5地錨 …………………………………………………………20
2.5 國內外之防護設施 ……………………………………………21
2.5.1 主動式防護設施 …………………………………………21
2.5.2 被動式防護設施 …………………………………………23
3. 模型試驗 …………………………………………………………26
3.1 現地試驗觀察結果 ……………………………………………26
3.2 鋼線拉伸試驗 ………...……………………………………27
3.3 鋼索夾拉脫試驗 ……………………………………………29
3.4 環圈拉力試驗 ………………………………………………… 30
3.5 環網吊載試驗 ………………………………………………… 32
3.6 試驗結果 …………………………………………………… 34
4. 數值分析模式 ………………………………………………………37
4.1 線性靜力分析 ………………………………………………… 37
4.1.1 環圈分析模型的建立 ………………………………………39
4.1.2 環網分析模型的建立 ………………………………………42
4.2 幾何非線性分析 ………………………………………………44
4.2.1 理論架構 ………………………………………………44
4.2.2 環圈及環網分析模型的建立 ……………………………54
5. 分析與討論 …………………………………………………………57
6. 結論與建議 ……….……………….…………………………………73
6.1 結論 …………...……………….…………………………………73
6.2 建議 ………….....……………….…………………………………74
參考文獻 ………….….……………….…………………………………76
附錄A 環圈單軸、雙軸拉力試驗成果表 …...……….…………………79
附錄B 環網吊載試驗成果表 …………….………….…………………84

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