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研究生: 張家瑋
Chang, Chia-Wei
論文名稱: 不同加載速率對擬動態試驗誤差的影響
The Error Effect of Pseudodynamic Test under Different Loading Speed
指導教授: 徐德修
Hsu, Deh-Shiu
朱世禹
Chu, Shih-Yu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 108
中文關鍵詞: 擬動態試驗加載速率誤差累積
外文關鍵詞: pseudodynamic testing method, loading speed, error propagation
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  • 隨著耐震技術的日新月異,耐震消能裝置的數值模型無法精確掌握時,為了瞭解加裝耐震裝置後結構物的動力特性,因此發展出擬動態試驗(Pseudodynamic Test)技術,以達到振動臺試驗(Shaking table testing method)無法施作的情況下、傳統擬靜態試驗(Quasi-static loading test method)無法滿足對結構物動力特性分析的需求目標。為了發展擬動態試驗,本文中除了說明目前常使用之數值方法及所需之開發軟體外,主要之重點是以國立成功大學土木工程學系之萬能試驗機INSTRON 8800進行擬動態試驗。   

    本研究中利用所介紹之軟硬體進行擬動態試驗,經由考慮試驗過程中不同試驗加載速率、試驗力量起始偏差值與試體勁度變化,經由試驗結果與數值模擬結果進行交叉比對,以釐清各試驗誤差來源對試驗結果精度影響程度,並由這些誤差來源探討過程,建立出在不同試驗硬體 (如INSTRON8800萬能試驗機)下,進行高精確性擬動態試驗結果的標準作業程序,研究重心在較容易掌控的線性範圍內進行探討分析,以便未來進行非線性結構擬動態實驗時,能在試驗精確度上有所突破。

    擬動態試驗之相關領域還有許多待發展的空間,除了需要土木背景之開發人才外,還需電機、機械和訊號處理等其他領域之配合。目前我們所發展的系統未來能快速結合油壓伺服系統、並和資料處理系統進行整合。並期望能於此平台上執行相關之結構分析軟體,如OpenSees 等來達到結構分析領域的新紀元。

    For the purpose of analyzing the dynamic characteristics of structures with energy dissipation or response reduction devices, the pseudodynamic testing method was developed. The pseudodynamic test is a combination of numerical analysis and experimental test that can emulate the dynamic behavior of structures under environmental loading such as seismic in time domain. The accuracy of pseudodynamic testing result is closely related to loading speed and several calibration processes before pseudodynamic testing.The error propagation effect under different loading speed is verified experimentally by applying proposed pseudynamic testing technique via the INSTRON 8800 material testing machine.

    論文摘要 III ABSTRACT IV 誌謝 V 目錄 VI 圖目錄 IX 第1章 緒論 1 1.1 背景介紹 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究目的與內容 3 第2章 擬動態試驗數值積分法 5 2.1 擬動態試驗簡介 5 2.2數值積分法 5 2.2.1 Newmark外顯式逐步積分法 6 2.3試驗參數與試驗精度關係 8 第3章 實驗相關軟硬體介紹及訊號校正 11 3.1相關軟體介紹 11 3.1.1 MATLAB 11 3.1.2 Simulink 11 3.2相關硬體介紹 12 3.2.1訊號轉換擷取卡(National Instrument PCI-6031E) 12 3.2.2 INSTRON 8800實驗設備 12 3.3儀器操作介紹 13 3.3.1 INSTRON 8800拉伸判斷試驗 13 3.3.2使用RTWT介面控制INSTRON 8800 14 3.4 實驗儀器校正 14 3.4.1訊號精度與試驗結果的關係 15 3.4.2 INSTRON 8800 位移Auto Tune 15 3.5 INSTRON 8800電壓縮放因子(SCALING FACTOR)設定與訊號輸出關係 16 3.6綜合訊號校正 17 3.6.1 訊號偏移修正 17 3.6.2命令訊號量測比值CMR(Command to Measurement Ratio) 18 3.6.3 PID控制原理簡介與應用 18 3.7單自由度系統擬動態試驗前置準備 20 3.7.1 試驗輸入資料設定 20 3.7.2 試體勁度識別 20 3.8試驗最佳化取樣時間(SAMPLING TIME)識別 21 3.8.1試驗邏輯與誤差計算 21 3.8.2力量訊號穩定性識別 22 3.8.3 已降伏鋼棒試體情況下致動器極限速度識別 24 第4章 擬動態試驗 62 4.1擬動態試驗(PSEUDODYNAMIC TEST) 62 4.1.1 Newmark外顯示逐步積分法模塊化 62 4.1.2 擬動態試驗參數設定 63 4.2不同結構物系統週期的擬動態試驗結果 64 4.2.1擬動態試驗邏輯與試驗誤差 64 4.2.2 擬動態試驗參數設定與誤差分析 64 4.3已降伏鋼棒試體情況下致動器極限速度限制對擬動態試驗結果的誤差影響 67 4.4力量起始偏差值與試體勁度非定值對擬動態試驗結果的影響 69 4.5誤差降低後的擬動態試驗結果 70 4.6結論 71 第5章 結論與建議 104 5.1結論 104 5.2建議 105 參考文獻 106

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    校外:2008-08-25公開
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