國家地震工程研究中心台南實驗室在2017年8月以一座一樓挑高且具非韌性配筋柱構件之三層樓RC試體構架，進行一系列的構件實驗及振動台試驗，邀請國內結構設計單位及專家學者共同針對此一RC試體構架進行分析模擬，其中針對如何使用適切的分析元素與模型以有效模擬其勁度、強度、破壞模式及非線性行為設定方式等詳加研討，希望可促進既有RC建物耐震評估程序及補強工法的研發與精進，並就建築物及相關構件行為之分析模擬技術與實務需求進行研討交流，期望能提供研討成果及技術給工程界參考，期以提昇國內結構設計與分析技術之水準。

本研究主要建立鋼筋混凝土結構倒塌模擬分析方法，使用軟體為LS-DYNA顯示有限元分析方法，模擬結構倒塌過程中，數值模擬技巧包括(1)正確使用及驗證混凝土材料模型，以及考慮混凝土應變率效應；(2)混凝土靜態裂縫擴展模擬方式，採用元素失效破壞準則；(3)模擬混凝土撞擊時，歸納出混凝土動態撞擊過程中元素失效破壞準則；(4)鋼筋混擬土結構倒塌破壞模擬技巧方面，考慮鋼筋混凝土握裹滑移效應，模擬鋼筋混凝土側推實驗與鋼筋混凝土振動台倒塌實驗。經由模擬分析結果顯示，本文所提出模擬分析方法，以數值分析參數可以效模擬鋼筋混凝土結構倒塌行為。

本研究建立真實橋梁數值分析模型，並且經由車軌橋現地量測實驗結果驗證數值模型精確性，再由數值模型模擬地震作用下真實車軌橋互制下脫軌行為與脫軌係數。本研究進行脫軌振動台實驗，使用國家地震工程研究中心台鐵TR81型貨車轉向架脫軌實驗系統，考慮於不同正弦波及921集集地震歷時之振動下的脫軌機制，並且建立脫軌實驗曲線。車軌橋現地量測實驗，分別比對橋梁變位、鋼軌應變、橋梁振動速度、伸縮縫、軌道橋梁結構振動頻率。車軌橋數值分析模型中，混凝土強度與軌道參數均取自現地實驗量測數據。無地震下不同車速下車軌橋互制下車速與位移等曲線圖，並求得共振頻率。 此外、探討振動台脫軌曲線與現地車軌橋互制數值分析模型脫軌值差異性。本研究首度克服實驗量測技術問題，成功完成轉向架脫軌曲線圖，並且以接近真實車軌橋互制數值模型，計算出列車脫軌係數值。

本研究之主要研究內容在於針對較大型純混凝土梁並預制裂縫進行模式 I (拉伸型裂縫)破壞力學試驗，其試驗形式採用三點彎矩試驗系統，比較材料間之極限強度、位移量、開口位移，並依照文獻推薦試體尺寸等比例放大進一步探討混凝土之尺寸效應與斷裂能，數值模擬方面採用ANSYS LS-DYNA 軟體助於實驗規劃階段破壞力學試驗裂縫擴展情形，採用混凝土材料模型為損傷混凝土(MAT072R3)模型，可考慮混凝土材料非線性與應變率效應，並比對應變率有無之差異性，此外，為驗證 LS-DYNA 模型正確性，逐步驗證線彈性材料與解析解答案、混凝土模型，以比對分析結果與實驗數據。

本文研究目的主要是以纖維斷面分析方法(FIBER-SECTION ANALYSIS METHOD)，來考慮變軸力與雙軸彎矩互制下的行為。並且提出一個鋼筋的循環應力-應變關係的制定和驗證，鋼筋循環迴圈模型主要是遵循GIUFFRE-MENEGOTTO-PINTO的方程式做一些修改並考慮到屈曲的影響，然後通過方程式組合，獲得一個完整的路徑依賴循環組成模型，提出的模型可以合理的預測鋼筋包括屈曲後的循環行為。本文以C++程式語言撰寫纖維斷面構件分析程式，並結合迭代的方法，迭代主要採用牛頓-瑞福生法(NEWTON-RAPHSON METHOD)進行，進而加入混凝土與鋼筋的應力-應變模型，去比對鋼筋混凝土柱試驗作為驗證程式的正確性，並且加入曲率面積法推算出側力與位移以求得構件之撓曲變形。本文研究之成果，將可提供國內學界與工程界用來模擬分析鋼筋混凝土構件撓曲破壞行為之參考依據。

本研究旨在提出功能性支承模型，並將此模擬方法應用向量式有限元素法來探討含功能性支承橋梁在地震下之力學行為。在本研究中提出新的功能性支承模擬方式，為功能性支承模型(FUNCTION BEARING MODEL , FBM)，藉由此數值模擬，能將支承之相對位移分離成橡膠本身之剪變形，以及支承摩擦滑動量，希望藉由提出之功能性支承模型，能有效判斷支承之滑動量，使未來對於防落長度之判斷能更精準。本研究首先透過SAP2000之靜力分析與動力分析，並與試驗結果比對，證明功能性支承模型之可行性，而分析結果顯示，此模型能將支承之位移，分離成橡膠自身的彈性位移與支承滑動量，確實達到模型開發時之要求。透過VFIFE程式之分析，能更了解含功能性支承橋梁在強震下，支承墊之力學行為，甚至對於橋梁倒塌現象能有進一步之探討。藉由VFIFE程式的數值模擬上，針對含功能性支承橋梁，能將支承墊之位移量分離成橡膠本身之變形，以及支承墊之滑移量，且有效考慮速度對於摩擦係數之影響，使用變動之摩擦係數，使分析結果更貼近現況，甚至透過放大地震歷時，觀察橋梁之倒塌行為。

本論文主要是為了進行FRP貼布混凝土構件之數值模擬分析 ，因此採用兩種計算撓曲變形方法(1)曲率面積法(Curvature-Area Analysis Method，CAAM)，(2)向量式有限元(Vector Form Intrinsic Finite Element，VFIFE或V-5)。為了要能有效模擬FRP材料與斷面之行為，所以採用纖維斷面分析方法(Fiber section analysis method, FSAM)來計算斷面上彎矩與曲率承載能力，同時在FSAM分析中考慮不同斷面位置上之材料行為，如鋼筋與混凝土及FRP等。對於FRP混凝土材料之行為，是以FRP包覆混凝土會提升混凝土圍束力之概念，來模擬包覆FRP混凝土之行為。在本文數值模擬算例含概各種FRP與鋼筋及混凝土斷面數值模擬分析，除此之外，也對V-5與CAAM方法，及鋼筋混凝土與FRP鋼筋混凝土構件所得之實驗數據進行比較，證明V-5方法較能有效模擬FRP貼布混凝土構件之行為。

本文研究目的主要是以纖維條帶斷面分析方法(Fiber-Section Analysis Method)，來考慮變軸力彎矩互制下之行為，也更進一步考慮剪力效應之考量，所採用方法是以Collins等人提出之修正壓力場理論(MCFT, Modified Compress Field Theory)。為考慮變軸力之效應，本文自行撰寫的構件斷面分析程式並與多倫多大學釋出之斷面分析軟體Response 2000作比對，同時也探討了Response 2000 (R2K) 混凝土抗壓模型與Collins的混凝土抗壓模型之間的差異。本研究調整了Collins的混凝土抗壓模型，使得自行撰寫的構件斷面分析程式之分析結果能貼近R2K之模擬結果。此外，斷面分析程式也成功的加入向量式有限元(Vector Form Intrinsic Finite Element, VFIFE, V-5)之中，並且進一步比對鋼筋混凝土柱試驗作為驗證程式之正確性。為了有效考慮撓剪破壞之行為，在驗證自行撰寫斷面分析程式中加入剪力考量，並且比較R2K之結果。本文研究之成果，將可提供國內學界與工程界用來模擬分析鋼筋混凝土構件撓剪破壞行為之參考依據。

本文主要研究計算流體動力學(Computational Fluid Dynamic ,CFD)數值分析方法之有限體積法(Finite Volume Method, FVM)中三維交錯網格的SIMPLE (Semi-Implcit Method for Pressure Linked Equations)與PISO (Pressure-Implicit Split Operator)方法。本研究之特點在於SIMPLE與PISO有詳細完整的推導過程，並且撰寫程式。差分格式計算方法主要採用一階中央差分。為了驗證非交錯網格有限體積法程式的正確性，分析一維與二維熱傳數值分析算例，由分析結果可得知數值解與解析解結果接近，證明了本研究所撰寫程式之精確性。

本文主要研究以物件導向程式語言C++為基礎，建立一套計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics, CFD)中迭代求解壓力場及速度分布的運算子分裂的壓力隱式算法(Pressure Implicit with Splitting of Operator, PISO)。所採用的數值計算方法為現今廣泛應用的有限體積法(Finite Volume Method, FVM)，其主要用來求解瞬態不可壓縮流體動力學問題。本研究最大之特點在於整體程式架構之設計乃結合FVM與PISO方法之基本觀念與演算程序設計而成，因此將程式類別主要分成三大部份，分別為流場 (Field)類別與壓力控制容積(Pressure-Control Volume)與及速度控制容積(Velocity-Control Volume)，其中速度控制容積類別又可分為u控制容積(u-Control Volume)、v控制容積(v-Control Volume)及w控制容積(w-Control Volume)三個方向速度分量之類別。為了詳細說明各類別之內容與類別間關係，採用統一建模語言UML(Unified Modeling Language)來說明整個程式架構設計與運作流程，此外為了瞭解程式演算程序之正確性，進行流體熱傳導之數值算例的分析，經由運算結果可知，有限體積法解出的數值解精確度非常高。

台灣因地域關係位屬颱風與地震等天然災害發生之高頻率地區，因此 易造成土石流與岩塊崩落等現象，此類天然災害經常伴隨許多接觸碰撞之 現象。所以本研究之目的要發展一套可模擬變形體與剛體接觸碰撞之數值 模擬分析方法，來模擬土石流與岩塊崩落等自然災害。故本計畫採用離散 元素法(Discrete Element Method, DEM) 與向量式有限元(Vector Form Intrinsic Finite Element , VFIFE)兩種計算方法，亦首度成功建立離散元素法 與向量式有限元剛架元之接觸碰撞數值分析程序。離散元素法以Cundall 所提出三維接觸理論為基礎，來模擬接觸碰撞發生時之正向和切向接觸 力，同時本研究針對剛架元與顆粒可能接觸之五種類型作為接觸判斷之 用，分別為顆粒－顆粒，顆粒－邊界，顆粒－剛架元素，剛架元素－剛架 元素和剛架元素－邊界等，並且與收集文獻中實驗與數值分析結果進行比 對，由分析結果得知本計畫所發展之計算程式，可有效模擬剛體與變形體 接觸碰撞之各種接觸狀態與變形行為。

本研究主要是探討鋼筋混凝土版元素受剪力作用時之行為，而本文採 用多個鋼筋混凝土剪力理論，如變轉角軟化桁架模式(Rotating Angle Softened Truss Model, RA-STM)與比例載重下之變轉角軟化桁架模式 (Rotating Angle Softened Truss Model with element under proportional loading) 與定轉角軟化桁架模式(Fixed Angle Softened Truss Model, FA-STM)與軟化 構件模式(Softened Membrane Model, SMM)以及修正壓力場理論(MCFT, Modified Compress Field Theory, MCFT)等五種理論。不同方法採用不同基本 假設，但均需要滿足力平衡方程式與變形諧和方程式以及鋼筋混凝土材料 應力應變關係，本研究詳細比較整理出各方法之相同處與相異之處，再重 新一致性推導方式推導出力平衡與變形諧和方程式及各方法詳細計算流程 圖。此外，亦將上述各方法自行撰寫Fotran 程式，並與休士頓大學所撰寫 程式之數據進行比較。由比較結果顯示本文自行撰程式可模擬鋼筋混凝土 版元素受剪力作用時之應力應變狀態。

本研究主要之目的在於設計一套完整碰撞實驗系統，透過實驗所量 測數據包括五大項目，分別為(1)塊體碰撞前速度、(2)兩塊體相對幾何座 標、(3)實驗構架幾何位置、(4)碰撞過程加速度、(5)高速攝影機影像分析。 除此之外，也必需進行碰撞實驗系統預測試實驗，確保量測數據能達到 預期所要求精度與合理性。碰撞實驗系統組成主要分為三部分，第一部 分為單擺碰撞實驗裝置系統，第二部分為釋放裝置系統，第三部分為細 部裝置。單擺碰撞實驗裝置系統，主要是由懸臂支撐鋼架與吊掛鋼索所 組成，釋放裝置系統則是由垂直於地面鋼架與快速釋放裝置所組成，細 部裝置則為細節部份的安裝配置零件。本研究所採用量測儀器包含(1)測 速計，(2)光學影像量測系統，(3)雷射測距槍，(4)加速規，(5)高速攝影機 等。經由預測試實驗與正式實驗結果可得知，高速攝影機確實能量測到 塊體接觸狀態與碰撞速度，塊體碰撞運動軌跡線確實能達到直線碰撞運 動，並且塊體碰撞之後塊體邊緣有破裂或損毀現象發生。實驗所量測得 到碰撞速度與理論求得的相當接近，證明碰撞實驗系統設計合理性與精 確性。在本實驗中訂定了一套吊掛塊體之定位程序，按此程序吊掛塊體 可有效控制達面-面對心狀態。此外，本研究也利用實驗結果回歸出一條 碰撞衝量回歸公式，可利用此經驗公式計算不同碰撞速度下之碰撞衝量。

本文主要研究埋地管線通過斷層的數值模擬分析方法，以及研究美國 維生管線聯盟(American Lifelines Alliance， ALA)、日本水道協會及中國大 陸的油氣管線設計方法。研究內容可分成兩大部分，第一部分是探討各國 規範對於埋地管線的評估項目如地震動、過斷層、液化等等，並針對地震 動與過斷層進行研究。第二部分則是研究管體與土壤互制之數值模擬分析 方法，以ASCE(1984)年所建議土彈簧模型，再以ABAQUS 軟體建立數值 分析模型和規範計算結果比對。由本研究第一部分可以瞭解，探討地震振 動時埋地管線與圍束土壤之互制問題，除需要考慮地震波影響之外，尚需 合併一起考慮管內溫度與壓力及地表垂直活載重與靜載重，對埋地管線所 造成之應變量是否超過管線材料本身容許強度，作為判定埋地管線損傷與 否之參考依據，並提出各國相關規範標準是否適用於台灣，以便後續研究 之進行。而經由第二部份研究結果可以瞭解通過斷層埋地管線之大變形數 值模擬分析方法，了解不同的參數(斷層與埋管之交角、埋地深度、土壤種 類等)對埋地管線之影響，作為地震發生時埋地管線之損傷狀態以及埋設前 之評估。

本計畫主要研究醫療設備固定於輕隔間之耐震能力，為了解輕隔間板材非線性行為以及其承載強度，本計畫擬進行各種不同的輕隔間板材彎曲試驗，主要目的是為了要建立輕隔間板材完整之應力與應變曲線關係，以及板材破壞的應力與應變值，作為判定板材破壞與否及數值模擬分析時使用之依據。除此之外，也在國家地震中心將醫療設備固定於輕隔間牆體上，並安裝輕隔間於鋼框架結構上，使得輕隔間牆能符合實際邊界條件，來進行靜力破壞實驗及振動台實驗。本計畫採用商用有限元軟體ABAQUS，模擬靜力破壞實驗之破壞行為。經由靜力與動力實驗結果，可以知道輕隔間板材之動靜力極限承載力以及最大變形量。本計畫更收集目前臺灣輕隔間牆之不同加勁方式，及探討那些加勁方法可有效提升輕隔間牆之抗震能力。

本研究主要是採用向量式有限元素法來模擬鋼筋混凝土結構之非線性行為，因此利用向量式有限元素法之平面固體元來模擬混凝土受力之後的幾何非線性行為，以及利用向量式有限元素法之一維桁架桿件元來模擬鋼筋材受力之後的情形，將上述結合，構成鋼筋混凝土結構之數值模擬分析體系；在材料模型選擇中，混凝土採用非線性彈性模型，以Darwin和Pecknold之等效應變模型加以描述混凝土於加載過程中之非線性行為，鋼筋材料模型採用雙折線裡想彈塑性模型；鋼筋混凝土之間以完全握裹來模擬其效應；本文之數值算例針對三個部分來做驗證，首先針對Drawin 和Pecknold提出之混凝土非線性彈性模型進行驗證，確認對其理論應用之正確性，接著針對混凝土材料模型進行驗證，因此針對混凝土單軸試驗進行驗證；最後針對鋼筋混凝土進行驗證，藉由無箍筋之鋼筋混凝土簡支梁以及含箍筋之鋼筋混凝土簡支梁數值算例，來驗證鋼筋混凝土結構之非線性行為。透過一系列數值算例和實驗結果比較進行驗證，發現所開發之數值模擬程序確實可以有效的模擬鋼筋混凝土結構之非線性行為。