1 非 線 性 液 流 阻 尼 器 行 為 分 析非 線 性 液 流 阻 尼 器 行 為 分 析 侯建元 致遠管理學院營建管理學系 結構防振液流阻尼器之研發製造及應用研討會 ( )

2 液流阻尼器構造

3 液流阻尼器行為 (I)

4 FEMA 273, 耐震技術規範 : F T = F D + F E = CV + Ku 液流阻尼器行為 (II)

5 液流阻尼器行為 (III)

6 液流阻尼器行為 (IV)

7 F T = F D + F E = Csgn(V)|V | n + f(u) 液流阻尼器行為 (V)

8 相同幾何尺寸的阻尼器 : 測試頻率越高非線性及勁度效應越大 填充之矽液越濃稠非線性及勁度效應越大 相同內徑的阻尼器 : 液流間隙越小非線性及勁度效應越大 液流阻尼器行為 (VI): 試驗結果觀察

9 流體力學基礎 (I)

10 力平衡條件 液體應力與應變行為 液體連續性條件 流體力學基礎 (II)

11 流體力學基礎 (III): 液體行為

12 流體力學基礎 (IV): 液體應力與應變行為

13 牛頓流體 : 流體力學基礎 (V): 牛頓流體

14 流體力學基礎 (VI): 剪切率

15 F D = C · V = 6   L (R/h) 3 · V L : 活塞頭寬度 R: 活塞頭半徑 h: 液流間隙寬度 流體力學基礎 (VII): 填充牛頓流體的液阻器

16 矽油的化學結構 : Polydimethylsiloxane ( 多二甲基矽氧化物 ) 矽油流變行為 (I) CH 3 -[(CH 3 ) 2 SiO] x -CH 3

17 低剪切率高剪切率 矽油分子形狀 : 矽油流變行為 (II)

18 矽油流變行為 (III): 剪切稀化

19 矽油流變行為 (IV): 剪切稀化

20 Yasuda-Carreau’s equation: 矽油流變行為 (V): 剪切稀化數學描述

21 液阻器在考慮剪切稀化後的理論行為 (I)

22 液阻器在考慮剪切稀化後的理論行為 (II)

23 液阻器在考慮剪切稀化後的理論行為 (III) n 非定值 : 低速時剪切稀化較不嚴重，矽油接近牛 頓流體， F D - V 接近線性關係。高速時剪切稀化 嚴重，矽油是非牛頓流體， F D – V 偏離線性關係。 速度越高偏離越嚴重。 -- 可解釋為何高頻時或間隙越小時非線性效果越大

24 液阻器在考慮剪切稀化後的理論行為 (III) 填充之矽液越濃稠非線性效應越大的解釋

25 n 之最小值

26 矽油黏彈性行為 (I)

27 彈性材料 : 應力與應變同相 矽油黏彈性行為 (II)

28 黏性材料 : 應力與應變 90 度相位差 矽油黏彈性行為 (III)

29 黏彈性材料 : 應力與應變有相位差 矽油黏彈性行為 (IV)

30 黏彈性材料的 Maxwell 模型 : 矽油黏彈性行為 (V)

31 液阻器在考慮矽油黏彈性及剪切稀化的理論行為 (I)

32 液阻器在考慮矽油黏彈性及剪切稀化的理論行為 (II)

33 勁度力之分離 (I) F T = F D + F E

34 勁度力之分離 (II)

35 勁度力之分離 (III)

36 鑽孔型液流阻尼器

37 填充牛頓流體的鑽孔型液阻器行為 F D = C · V = 8   L (R/r) 4 · V / m L : 活塞頭寬度 R: 活塞頭半徑 r: 圓孔半徑 m: 圓孔數

38 填充矽油的鑽孔型液阻器行為 F T = F D + F E = Csgn(V)|V | n + f(u) n > 1

39 結 論 液體阻尼器的非線性行為係因矽油在液 流孔內變稀， n 的最小理論值約為 0.2 。 液體阻尼器的勁度行為係因矽油的黏彈 性行為所引起且其勁度並非定值。