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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林裕翔
研究生(外文):LIN,YU-XIANG
論文名稱:3D地震模擬平台之開發與設計
論文名稱(外文):Development and Design of 3D Earthquake Simulation Platform
指導教授:姚創文姚創文引用關係
指導教授(外文):YAO,CHUANG-WEN
口試委員:王心德傅尹坤
口試委員(外文):WANG,HSIN-TEFUH,YIIN-KUEN
口試日期:2020-07-17
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄科技大學
系所名稱:模具工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:地震模擬平台3D列印加速規
外文關鍵詞:Seismic simulation platform3D PrintingAcceleration gauge
相關次數:
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目前國家地震研究中心的地震模擬平台是採用液壓的方式使其往復運動,鮮少採用直流電動機的機械方式模擬之。但是由於液壓的方式需要有較大的空間並且環境比較嚴苛,為了減少平台的成本,故設計一組縮小型的模擬地震平台。

本研究採用直流電動機透過機構的方式產生往復運動,達到模擬地震之效果。此外本研究機構部分是使用的3D列印技術,能夠快速且精確的被製造出來,而3D列印技術現在也越來越普及,也能夠被廣泛使用,以前開發商品可能需要開模,需要花費大量的時間與成本,其中在開發過程中也遇到很多問題,並一一解決。

此外本研究利用加速規模組ADXL335和Arduino UNO來即時監控震動的狀況,並且使用Ansys分析零組件的應力狀況,改善其使用壽命。

Currently, the National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE) uses hydraulic methods to make its earthquake simulation platform reciprocate, and rarely uses DC motors. However, the hydraulic method requires large experimental space as well as strict environmental requirements; in order to reduce the expenses of the platform, a set of reduced-scale analog seismic platform was designed.

In this study, a DC motor was used to generate the reciprocating motion through the mechanism to achieve the simulation of an earthquake. In addition, part of the research organization uses 3D printing technology, which manufactures quickly and accurately; this technology is getting more and more popular and widely used. In the past, developing goods require molding, which takes up a lot of time and increments the cost. However, many problems were encountered in the development process, which were solved one by one.

Furthermore, this study uses the acceleration gauge group ADXL335 and Arduino UNO to monitor the instant vibration status and uses Ansys to analyze the stress status of the components to improve its service life.

目錄
摘 要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 文獻回顧 2
1.3.1地震模擬平台相關技術 2
1.3.2 加速規應用於地震相關研究 4
1.3.3 文獻回顧小結 6
1.4 論文架構 7
第二章 相關技術原理 9
2. 1 微型控制軟體Arduino 9
2. 2 3D列印 10
2.2.1 熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling,FDM) 10
2.2.2 光固化成型(Stereo Lithography Appearance,SLA) 11
2.2.3 小結 12
2. 3 有限元素分析軟體ANSYS 12
2. 4 脈衝寬度調變PWM 13
第三章 研究設備與方法流程 14
3.1 研究設備 14
3. 1. 1 3D列印軟硬體設備 14
3. 1. 2 Arduino軟硬體設置 16
3. 1. 3 三用電錶 22
3. 1. 4 水平儀 22
3. 1. 5 游標卡尺 23
3. 1. 6 電源供應器 23
3. 1. 7 紅外線溫度計(槍型) 24
3. 1. 8 C字夾 24
3. 1. 9 直流馬達(含減速齒輪) 25
3.2 設計方法與組裝流程 27
3.3 實驗流程圖與機構設計圖 34
第四章 設計組裝過程遭遇問題與改善 44
4. 1 電路改善 44
4. 2 翹翹板效應 45
4. 3 潤滑 46
4. 4 磨耗改善 47
4. 5 零件簡化 48
4. 6 馬達迴轉運動方向修正 49
4. 7 行程模組改良 50
4. 8 連桿短巧化 51
4. 9 雙驅動軸 52
4. 10 Arduino輸出數值介面改善 53
第五章 平台數值採集與分析 58
5. 1 加速規採集數據 58
5. 1. 1 加速規數據動機與考量 58
5. 1. 2 加速規數據採集方法與依據 58
5. 1. 3 加速度數據可靠度驗證 59
5. 1. 4 強健度檢測實驗 64
5. 1. 5 建築模型模擬案例與分析 68
5. 2 工作溫度 80
5. 2. 1 工作溫度動機與考量 80
5. 2. 2 工作溫度數據結果與分析 81
5. 3 總結討論 82
第六章 結論與未來展望 83
6. 1 結論 83
6. 2 未來展望 84
參考文獻 85
簡歷 88
參考文獻
1.陳大谷,2014,地震模擬振動台之控制設計與性能驗證,國立交通大學,土木工程學系,碩士論文
2.陳宥全,2012,多自由度振動台之主動即時控制系統開發與應用,國立清華大學,動力機械工程學系,碩士論文
3.Seven-story XLam Wood Panel Construction.(2020 年 5 月 14 日). 擷取自 防災科研: https://www.bosai.go.jp/hyogo/ehyogo/research/movie/movie-detail.html#10
4.Stewart platform.(2020 年 5 月 14 日). 擷取自 維基百科: https://en.wikipedia.org/wiki/Stewart_platform
5.Veenu Grover,Aman Sharma.2017. Prediction of Earthquake Using 3 Axis Accelerometer Sensor (ADXL335) and ARDUINO UNO. International Journal of Science and Research,2319-7064.
6.賴永彬,2019,蔬菜生長過程監控系統之開發-結合App及Arduino系統,南華大學,資訊管理學系,碩士論文
7.Arduino.(2020 年 5 月 14 日). 擷取自 維基百科: https://zh.wikipedia.org/wiki/Arduino
8.3D printing.(2020 年 5 月 14 日). 擷取自 維基百科: https://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing
9.Fused filament fabrication.(2020 年 5 月 14 日). 擷取自 維基百科: https://en.wikipedia.org/wiki/Fused_filament_fabrication#Fused_deposition_modeling
10.陳俐榮,2019,3D列印應用於塑料組裝模型改造之探討:擴充轉接零件之設計與應用,中華大學,建築與都市計畫學系,碩士論文
11.3D列印工藝介紹之SLA光固化成型原理及其應用(2020 年 5 月 14 日). 擷取自 每日頭條: https://kknews.cc/zh-tw/tech/gqk3vvl.html
12.周寬渝,2019,運用ANSYS模擬控制爆破拆除鋼筋混凝土框架結構倒塌行為之研究,國立高雄科技大學,土木工程與防災科技研究所,碩士論文
13.吳楚揚,2018,結合PWM/PFM的DC-DC升壓發光二極體穩壓器驅動晶片設計,國立中山大學,電機工程學系,碩士論文
14.3-Axis Mount for ADXL335 Accelerometer.(2020 年 5 月 14 日). 擷取自 Thingiverse: https://www.thingiverse.com/thing:3209813
15.Arduino練習:三軸加速度感測器ADXL335(2020 年 5 月 14 日). 擷取自 Blogger: http://yehnan.blogspot.com/2013/12/arduinoadxl335.html
16.自己更換備胎,鎖緊五顆輪胎螺絲有什麼講究?(2020 年 5 月 15 日). 擷取自 每日頭條: https://kknews.cc/zh-tw/news/62lpr5q.html
17.Beschleunigungssensor ADXL335 – ein Accelerometer am Arduino (2020 年 5 月 18 日). 擷取自 Makerblog.at: https://www.makerblog.at/2019/02/beschleunigungssensor-adxl335-ein-accelerometer-am-arduino/
18.Robust control.(2020 年 8月 17 日). 擷取自 維基百科: https://en.wikipedia.org/wiki/Robust_control
19.Tacoma Narrows Bridge.(2020 年 5 月 14 日). 擷取自 維基百科: https://en.wikipedia.org/wiki/Tacoma_Narrows_Bridge
20.Polylactic acid.(2020 年 5 月 14 日). 擷取自 維基百科: https://en.wikipedia.org/wiki/Polylactic_acid
21.Ayodeji Adekunle Eluyemi,Santanu Baruahb,Saurabh Baruah.2019. Empirical relationships of earthquake magnitude scales and estimation of Guttenberg–Richter parameters in gulf of Guinea region. Scientific African,6,e00161.
22.不插電冷丙酮ABS拋光,讓3D列印更平滑(2020 年 5 月 15 日). 擷取自 INPLUS: https://inplus.tw/archives/2157

電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20230826)
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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