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論文中文名稱:對稱與不對稱結構之系統識別與試驗 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:System Identification and Testing of Symmetric and Unsymmetric Structures [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:98
出版年度:99
中文姓名:陳建德
英文姓名:Jian-De Chen
研究生學號:97428006
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2010-07-08
論文頁數:77
指導教授中文名:尹世洵
口試委員中文名:張順益;洪曉慧
中文關鍵詞:系統識別ARX模型微振量測結構健康檢測
英文關鍵詞:system identificationARX modelambient vibration testsstructure health monitoring
論文中文摘要:本文首先利用SAP2000建立一結構模型進行數值模擬,根據模擬中得到的歷時反應,以ARX模型系統識別,並與模態分析所得到的模態參數相比較,證明了系統識別方法的正確性。接下來,考慮不對稱結構所發生之扭轉效應,以實際結構試驗歷時反應資料來進行系統參數識別,可判別出結構產生的扭轉變化。同時,本試驗採用傳統加速度(壓電式加速度計)與先進加速度計(MEMS加速度計)作為量測工具,並利用量測資料進行系統識別,比較兩者之性能。最後,我們利用四層樓小型鋼構模型,在無特殊外力干擾的情況下,量測結構物因環境效應作用下的微動態特性,將微振量測所得到的歷時資料,進行系統識別求取結構物之模態參數與強迫振動試驗結果作比較,並針對各種不同損壞組合之結構模型,進行結構模態參數識別與損壞指標計算,證實了利用微振量測試驗資料能有效地得知損壞位置。
論文英文摘要:First, the study numerically simulates a structure by use of SAP2000. According to the structural time response calculated from the simulation, the modal parameters are identified using ARX-model system identification, and then compared with the ones obtained from modal analysis. The comparison demonstrates the accuracy of the used system identification method. Next, we consider a unsymmetric structure which presents torsional behavior, and collect the time response of the structure in a real test. We find that the torsional mode can be detected by applying system identification to the collected data. Meanwhile,traditional accelerometers ( piezoelectric accelerometers ) and advanced accelerometers ( MEMS accelerometers ) are used in the test. The performance of the two sensors are compared. Finally, the modal parameters of a small-scale four-story steel frame structure are identified using ambient vibration records of the structure on which no external forces are acting. The results are compared with the ones obtained using the forced vibration records. Moreover, We conduct system identification for the structure with different damage combinations. Based on the identified mode shapes, the damage detection index ( inter-story drift mode shape, IDMS ) for each damaged structure is calculated. The results show that the system identification of ambient vibration records as well as the calculated damage detection index can effectively detect damage locations.
論文目次:目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究內容 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 系統識別文獻 4
2.2 結構物不對稱之扭轉行為文獻 6
2.3 微振動記錄資料分析與應用文獻 7
2.4 損壞檢測指標文獻 8
第三章 系統識別理論分析及推導 10
3.1 單輸入單輸出(SISO)的ARX模型 10
3.2 多輸入多輸出(MIMO)的ARX模型 14
第四章 實際試驗與數值模擬 18
4.1 試驗模型介紹 18
4.2 硬體介紹 18
4.3 試驗內容 19
4.4 軟體介紹 20
4.4.1 LabView 20
4.4.2 Matlab System Identification Toolbox 21
4.4.2.1 前處理 22
4.4.2.2 模型種類與階數 23
4.4.3 SAP2000 24
4.5 ARX系統識別應用在SAP2000 24
4.5.1 SAP2000 模型之分析 26
4.5.2 ARX系統識別與模型結果之比較 26
4.6 不對稱結構之偏心扭轉 27
4.7 MEMS加速度計與DYTRAN加速度計之結果比較 28
4.7.1 識別結果 28
4.8 微振量測之識別 29
4.8.1 微振量測用於不對稱結構之偏心扭轉識別結果 30
4.8.2 微振量測用於MEMS加速度計與DYTRAN加速度計之
結果比較 30
4.8.3 四層樓之微振量測識別結果 31
4.9 結構健康檢測之微振量測 31
4.9.1 層間位移模態 32
4.9.2 試驗結果 32
第五章 結論與建議 73
參考文獻 75
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論文全文使用權限:同意授權於2014-08-03起公開