應用漫散衰減法與自我迴歸模型在識別結構模態參數之研究

Abstract

結構系統具有其獨特的特性，其輸出入資料隱含著結構特徵，因此將結構動態現象量測所得的輸出入資料，建立數學模型，並由此數學模型估算出此結構系統的特性，稱為結構系統識別。結構系統之模態參數，可藉由激勵訊號與響應訊號進行識別。而在真實世界中，結構系統受環境振動影響下，卻只能獲得其輸出響應訊號，因此如何在沒有激勵訊號的量測而直接由輸出響應訊號獲得模態參數，為本文探討之重點。 本文由漫散衰減響應與自由振動衰減訊號之數學公式的演算，發現輸出響應訊號經漫散衰減法處理後，漫散衰減訊號與自由振動衰減訊號有相似之數學形式，並用電腦模擬檢驗其正確性。接著利用自我迴歸模型估算出結構系統之自然頻率、阻尼比和模態振型。為驗證漫散衰減法為前處理輔助估算模態參數可有效應用於自由響應及漫散響應資料的識別，文中透過單自由度及三自由度具阻尼系統加入不同程度的雜訊下以測試漫散衰減法的能力。最後探討兩組實驗例，一為懸臂鋼樑試驗，另一為國家地震工程中心所進行之五層樓縮尺鋼結構受地震波衝擊之試驗。實驗資料分析結果可驗證漫散衰減法之前處理在輔助自我迴歸模型的識別能力。