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論文中文名稱:小型鋼構架之系統識別與試驗 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:System Identification and Experiment of A Small-scale Steel Frame [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:97
出版年度:98
中文姓名:吳耿任
英文姓名:Keng-Jen Wu
研究生學號:96428021
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2009-07-02
論文頁數:106
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模型特徵正交分解結構健康檢測
英文關鍵詞:system identificationARX modelProper Orthogonal Decompositionstructure health monitoring
論文中文摘要:本論文是利用ARX模型(Autoregressive with exogenous input model)與特徵正交分解(Proper Orthogonal Decomposition)的方法在時間域上進行系統參數識別,以結構系統的輸入(施加之外力)歷時與輸出(位移或加速度)歷時求得系統的自然頻率、阻尼比與模態形狀。首先,以數值模擬的方式產生輸入、輸出歷時資料探討系統在不同型式外力作用下,識別所需的取樣時間間隔、取樣區間與量測資料筆數,以獲得精確的模態參數。接下來,以實際的結構試驗歷時資料來進行系統參數識別,並將試驗與數值結果作比較,以供後續討論。
此外,更進一步使用層間偏移模態(Inter - story Drift Mode Shape)損壞指標來尋找結構系統的損壞位置,其僅需結構系統的第一個模態向量即可進行結構健康檢測。因此,吾人以數值模擬與試驗的方式,根據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,證明損壞指標確實能偵測結構損壞位置。
論文英文摘要:In this paper, the autoregressive with exogenous input model and the proper orthogonal decomposition (POD) method are used to identify system parameters such as natural frequencies, damping ratio and modal shapes in time domain. First, we numerical simulate a structure subject to different types of external force (inputs) and obtain the time response of the displacement or acceleration of the structure (outputs). Then, we tune the sampling interval、sampling range and length of measurement data in the process of system identification to obtain accurate system parameters. Next, we conduct a real structure test and collect the time - history data of inputs and outputs. The system parameters are identified based on the experimental data, and compared with results the ones identified from numerical results.
Moreover, the identified system parameters are exploited for structure health monitoring. Inter - Drift Mode Shape (IDMS) that only needs the first mode shape of the structure is used to detect the damage that indicates inter – story stiffness reduction. We consider different kinds of damage combinations. The numerical and experimental results show that IDMS can accurately detect the damage location.
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 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 系統識別理論 2
1.2.2 損壞評估指標 4
1.3 研究方法 5
1.4 研究內容 6
第二章 理論分析與推導 8
2.1 ARX模型 8
2.2 特徵正交分解 14
2.3 層間偏移模態 16
第三章 數值模擬分析與討論 19
3.1 單自由度線性系統 19
3.1.1 自由振動 20
3.1.2 諧和力振動 22
3.1.3 衝擊振動 24
3.2 多自由度線性系統 28
3.2.1 自由振動 29
3.2.2 諧和力振動 31
3.2.3 衝擊振動 32
3.3 結構系統振動模態識別 33
3.4 結構系統健康檢測 34
第四章 水平單向振動台試驗 56
4.1 振動台系統簡介 56
4.2 試驗模型介紹 57
4.3 振動台試驗規劃 57
4.4 施加於鋼結構模型之外力 59
4.4.1 衝擊力 59
4.4.2 地震力 59
4.5 試驗內容 59
4.6 試驗數據之分析與處理 60
4.6.1 訊號分析 60
4.6.2 訊號處理 61
4.7 試驗結果分析與討論 61
4.7.1 各樓層加速度結果比較 61
4.7.2 MATLAB系統識別工具箱–識別分析模型 62
4.7.3 單輸入單輸出(SISO)識別結果比較 63
4.7.4 單輸入多輸出(SIMO)識別結果比較 65
4.7.5 取樣區間對識別結果之影響 66
4.7.6 橡膠墊片對結構系統之影響 67
4.7.7 強震歷時記錄應用在工程上之探討 67
4.7.8 結構健康檢測試驗驗證 68
第五章 結論與建議 102
5.1 結論 102
5.2 建議 103
參考文獻 105
論文參考文獻:參考文獻

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論文全文使用權限:同意授權於2009-07-28起公開