三維剛架結構之迴傳波射動力分析與模型實驗(3/3)
Date Issued
2003-12-31
Date
2003-12-31
Author(s)
鮑亦興
DOI
912211E002070
Abstract
本計畫全程三年。第一年之工作重點為檢驗以迴傳射線矩陣法分析三維剛架結構之基本理論(包括靜力分析與動力分析)、複核計算動力反應之各項方程式、改進電腦計算程式及完成相關試驗儀器設備之採構與驗收工作。在重編計算程式時，吾人發現將無窮級數解截成多項式近似解之過程中，可能產生第二種答案(簡稱答案乙)，與早期研究報告之答案(簡稱答案甲)稍有不同。兩答案之數學推導過程，經多人重複驗算，均屬正確。
第二年之理論工作重點改為全力檢驗原報告之基本理論。後由兩答案之物理特性，尋因果律求解，方確定應採用答案乙。第二年另一工作重點為鋁模型結構之動力實驗，於交通大學土木工程系大型結構實驗室進行。吾人研製可重複施加衝擊力之機構及設計觸發訊號源，以啟動示波器擷取應變之瞬時反應。試驗結果與理論計算結果比較，仍有不同。試驗的結果有較多高頻的波動反應，理論分析的結果則較為平滑。初步推測該原因可能與鋁構架所採用的構材斷面有關。
由於第二年使用之鋁構材斷面為空心鋁方管，因此吾人於第三年重新製作實心斷面之鋁構架模型，並進行動力實驗。同時根據已修正之理論再編寫電腦程式計算剛架構件中各點之動力應變反應並與實驗值比較。理論與試驗的結果頗為相符，在應力波到達之初期與中期內(50個正規化時間)契合的程度很高，但在此時限以外兩者差異逐漸增大。此項差異也發生在二維剛架之理論與實驗結果之比較，故對已有之剛架動力理論必須再研究找出此項差異之根源。此外，實心斷面之高頻波動的成份已顯少發生，說明鋁構架模型採用空心斷面或是實心斷面製作，其應力波動的特性將有所差異，空心斷面之高頻波動特性須另外建立理論分析模型加以考慮。
本報告內容共分七章。第一章為緒論;第二章介紹三維剛架結構之彈性波理論，包括：軸向波、扭轉波及撓曲波，探討彈性波之傳播特性及其物理性質;第三章為彈性波於剛架節點之散射分析，藉由力平衡方程式與位移諧合方程式建立不同邊界條件下之節點散射矩陣及節點波源向量;第四章為空間構架之彈性波射迴傳分析，說明空間結構迴傳矩陣之建立及矩陣)(ωRI−具奇異性(Singularity)時之解決方法;第五章為迴傳波射法之離散過程與數值方法，連續的頻率函數或連續的時間函數須經過離散化的過程方能利用電腦進行計算，本章將說明解析的過程與取樣筆數之決定等。第六章為三維剛架結構試驗環境之建立與驟加衝擊載重試驗，試驗的鋁模型構架分別考慮鋁構材斷面為空心及實心的情況，同時將試驗結果與第五章之理論分析結果進行比較，以探討兩模型之波傳特性的差異。第七章為結論。
Publisher
臺北市：國立臺灣大學應用力學研究所
Type
report
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2.55 MB
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