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系統識別號 U0002-0401201715424700
中文論文名稱 FPS型TMD變摩擦技術之振動台試驗與分析
英文論文名稱 Variable Surface-Friction Technology for the Friction Pendulum Type of Tuned Mass Damper System with Analysis and Shaking Table Tests
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 105
學期 1
出版年 106
研究生中文姓名 張皓翔
研究生英文姓名 Hao-Xing Zhang
學號 603380139
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2016-12-23
論文頁數 104頁
口試委員 指導教授-段永定
委員-黃昭勳
委員-段永定
委員-劉明仁
中文關鍵字 摩擦單擺阻尼器  調諧質量阻尼器  結構減振 
英文關鍵字 Friction Pendulum System  Tuned Mass Damper  Structural Vibration Reduction 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 本研究利用FPS型隔震系統的摩擦消能,將其應用在TMD上,稱作 「VFPS型TMD」 (Variable Friction Pendulum System of Tuned Mass Damper),首先理論的部分,透過一般的單擺週期公式,推導出含有摩擦係數的週期公式,再利用試驗輸出的位移-時間圖,我們能得知各曲盤的週期,與理論算出的週期進行比較,最後利用程式對試驗做驗證,能得出相近的位移-時間圖。
英文摘要 In this study, we applied the friction pendulum system (FPS) seismic isolation system as the energy dissipater to the tuned mass damper (TMD), and developed the “Variable Friction Pendulum System of Tuned Mass Damper.” At the beginning, the equation of the period of a simple pendulum was used and modified to include the coefficient of friction. The periods of baseplates with curved surface were determined using the experimental output of the time-displacement relationships. The periods obtained from the experiments were then compared with that calculated from the theoretical equation. It was found that similar time-displacement diagrams were obtained, and the time-displacement relationships derived using the Matlab program can be verified by the results of the experiments of this study.
論文目次 目錄
致謝 I
中文摘要 II
英文摘要 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XVII
附錄目錄 XIX
符號對照表 XX
第一章 緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究目的 4
1-3 研究方法 4
1-4 研究流程 5
1-5 研究內容 6
第二章 文獻回顧 7
2-1 被動控制 7
2-2 調諧質量阻尼器 8
2-3 摩擦鐘擺系統 9
2-4 摩擦單擺系統調諧質量阻尼器 10
第三章 基礎理論與程式 12
3-1 TMD理論 12
3-2 FPS型TMD理論 15
3-3 程式分析 20
第四章 FPS型TMD振動台試驗 29
4-1 概述 29
4-2 試驗模型 29
4-3 試驗設備和儀器 43
4-4 試驗步驟 48
4-5 電壓值轉換 49
4-6 試驗結果 52
第五章 振動台試驗結果分析 75
5-1 MATLAB 75
5-2 程式與試驗比較 77
5-3 迴歸分析 89
第六章 結論與展望 92
6-1 結論 92
6-2 展望 92
參考文獻 94
附錄 103
圖目錄
圖3-1 滑塊式TMD 14
圖3-2 懸吊式TMD 14
圖3-3 滾擺式TMD 15
圖3-4 FPS型TMD 16
圖3-5 單擺模型 16
圖3-6 FPS型TMD模型 18
圖3-7 等效勁度 19
圖3-8 平均加速度法 22
圖3-9 線性加速度法 22
圖3-10 程式VS試驗(當程式輸入的ξ_d=0.043) 26
圖3-11 程式VS試驗(當程式輸入的ξ_d=0.060) 26
圖3-12 程式VS試驗(當程式輸入的ξ_d=0.073) 27
圖3-13 程式VS試驗(當程式輸入的ξ_d=0.084) 27
圖3-14 程式VS試驗(當程式輸入的ξ_d=0.093) 28
圖3-15 程式VS試驗(當程式輸入的ξ_d=0.101) 28
圖4-1 曲盤設計圖 30
圖4-2 曲盤A 31
圖4-3 曲盤B 31
圖4-4 曲盤C 32
圖4-5 曲盤D 32
圖4-6 曲盤E 33
圖4-7 曲盤F 33
圖4-8 質量塊設計圖 34
圖4-9 質量塊實際圖 34
圖4-10 CNC車床的機台 35
圖4-11表面粗糙度的術語示意圖 36
圖4-12 中心線平均粗度法示意圖 37
圖4-13 中心線平均粗度法的計算示意圖 38
圖4-14 粗度儀 38
圖4-15 振動台上視圖 43
圖4-16 振動台側視圖 44
圖4-17 振動台的控制面板 44
圖4-18 雷射位移計 45
圖4-19 電壓值顯示器 45
圖4-20 振動台振動頻率為2.5hz的位移-時間圖 46
圖4-21 振動台振動頻率為4.5Hz的位移-時間圖 46
圖4-22 振動台振動頻率為6.5Hz的位移-時間圖 47
圖4-23 振動台振動頻率為8.5Hz的位移-時間圖 47
圖4-24 振動台振動頻率為10.5Hz的位移-時間圖 47
圖4-25 曲盤A在振動頻率為2.5Hz的位移-時間圖 52
圖4-26 曲盤a在振動頻率為2.1hz的第一次量測VS第二次量測 52
圖4-27 曲盤A在振動頻率為2.5Hz的第一次量測vs第二次量測 54
圖4-28 曲盤a在振動頻率為3hz的第一次量測vs第二次量測 54
圖4-29 曲盤a在振動頻率為3.5hz的第一次量測vs第二次量測 54
圖4-30 曲盤a在振動頻率為4Hz的第一次量測VS第二次量測 55
圖4-31 曲盤A在振動頻率為4.5Hz的第一次量測VS第二次量測 55
圖4-32 曲盤A在振動頻率為5Hz的第一次量測VS第二次量測 55
圖4-33 曲盤B在振動頻率為2.2Hz的第一次量測VS第二次量測 56
圖4-34 曲盤B在振動頻率為2.5Hz的第一次量測VS第二次量測 56
圖4-35 曲盤B在振動頻率為3Hz的第一次量測VS第二次量測 56
圖4-36 曲盤B在振動頻率為3.5Hz的第一次量測VS第二次量測 57
圖4-37 曲盤B在振動頻率為4Hz的第一次量測VS第二次量測 57
圖4-38 曲盤B在振動頻率為4.5Hz的第一次量測VS第二次量測 57
圖4-39 曲盤B在振動頻率為5Hz的第一次量測VS第二次量測 58
圖4-40 曲盤C在振動頻率為2.3Hz的第一次量測VS第二次量測 58
圖4-41 曲盤C在振動頻率為2.5Hz的第一次量測VS第二次量測 58
圖4-42 曲盤C在振動頻率為3Hz的第一次量測VS第二次量測 59
圖4-43 曲盤C在振動頻率為3.5Hz的第一次量測VS第二次量測 59
圖4-44 曲盤C在振動頻率為4Hz的第一次量測VS第二次量測 59
圖4-45 曲盤C在振動頻率為4.5Hz的第一次量測VS第二次量測 60
圖4-46 曲盤C在振動頻率為5Hz的第一次量測VS第二次量測 60
圖4-47 曲盤D在振動頻率為2.5Hz的第一次量測VS第二次量測 60
圖4-48 曲盤D在振動頻率為3Hz的第一次量測VS第二次量測 61
圖4-49 曲盤D在振動頻率為3.5Hz的第一次量測VS第二次量測 61
圖4-50 曲盤D在振動頻率為4Hz的第一次量測VS第二次量測 61
圖4-51 曲盤D在振動頻率為4.5Hz的第一次量測VS第二次量測 62
圖4-52 曲盤D在振動頻率為5Hz的第一次量測VS第二次量測 62
圖4-53 曲盤E在振動頻率為2.8Hz的第一次量測VS第二次量測 62
圖4-54 曲盤E在振動頻率為3Hz的第一次量測VS第二次量測 63
圖4-55 曲盤E在振動頻率為3.5Hz的第一次量測VS第二次量測 63
圖4-56 曲盤E在振動頻率為4Hz的第一次量測VS第二次量測 63
圖4-57 曲盤E在振動頻率為4.5Hz的第一次量測VS第二次量測 64
圖4-58 曲盤E在振動頻率為5Hz的第一次量測VS第二次量測 64
圖4-59 曲盤F在振動頻率為2.5Hz的第一次量測VS第二次量測 64
圖4-60 曲盤F在振動頻率為3Hz的第一次量測VS第二次量測 65
圖4-61 曲盤F在振動頻率為3.5Hz的第一次量測VS第二次量測 65
圖4-62 曲盤F在振動頻率為4Hz的第一次量測VS第二次量測 65
圖4-63 曲盤F在振動頻率為4.5Hz的第一次量測VS第二次量測 66
圖4-64 曲盤F在振動頻率為2.5Hz的位移-時間圖 70
圖4-65 曲盤F在振動頻率為3Hz的位移-時間圖 70
圖4-66 曲盤F在震動頻率為3.5Hz的位移-時間圖 70
圖4-67 曲盤F在振動頻率為4Hz的位移-時間圖 71
圖4-68 曲盤F在振動頻率為4.5Hz的位移-時間圖 71
圖4-69 曲盤F在振動頻率為5Hz的位移-時間圖 71
圖5-1 曲盤A在振動頻率為2.1Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 78
圖5-2 曲盤A在振動頻率為2.3Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 78
圖5-3 曲盤A在振動頻率為2.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 78
圖5-4 曲盤A在振動頻率為3Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 79
圖5-5 曲盤A在振動頻率為3.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 79
圖5-6 曲盤A在振動頻率為4Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 79
圖5-7 曲盤A在振動頻率為4.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 80
圖5-8 曲盤A在振動頻率為5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 80
圖5-9 曲盤B在振動頻率為2.2Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 80
圖5-10 曲盤B在振動頻率為2.5Hz的位移-時間圖(試驗vs程式) 81
圖5-11 曲盤b在振動頻率為3hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 81
圖5-12 曲盤B在振動頻率為3.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 81
圖5-13 曲盤B在振動頻率為4Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 82
圖5-14 曲盤B在振動頻率為4.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 82
圖5-15曲盤B在振動頻率為5Hz的位移-時間圖(試驗vs程式) 82
圖5-16 曲盤c在振動頻率為2.3hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 83
圖5-17 曲盤C在振動頻率為2.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 83
圖5-18 曲盤C在振動頻率為3Hz的位移-時間圖(試驗vs程式) 83
圖5-19 曲盤c在振動頻率為3.5hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 84
圖5-20 曲盤C在振動頻率為4Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 84
圖5-21 曲盤C在振動頻率為4.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 84
圖5-22 曲盤C在振動頻率為5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 85
圖5-23 曲盤D在振動頻率為2.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 85
圖5-24 曲盤D在振動頻率為3Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 85
圖5-25 曲盤D在振動頻率為3.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 86
圖5-26 曲盤D在振動頻率為4Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 86
圖5-27 曲盤D在振動頻率為4.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 86
圖5-28 曲盤D在振動頻率為5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 87
圖5-29 曲盤E在振動頻率為2.8Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 87
圖5-30 曲盤E在振動頻率為3Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 87
圖5-31 曲盤E在振動頻率為3.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 88
圖5-32 曲盤E在振動頻率為4Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 88
圖5-33 曲盤E在振動頻率為4.5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 88
圖5-34 曲盤E在振動頻率為5Hz的位移-時間圖(試驗VS程式) 89
圖5-35 摩擦係數和粗糙度的散佈圖 89
圖5-36 粗糙度樣本迴歸分析 91
表目錄
表4-1中碳鋼-S43C的化學成分 35
表4-2 每個曲盤的粗糙度值與摩擦係數 39
表4-3 熱處理 40
表4-4 曲盤電壓轉換 49
表4-5 質量塊電壓轉換 50
表4-6 質量塊相對位移 51
表4-7 每個曲盤所做的振動頻率 52
表4-8 每個曲盤的最大位移 66
表4-9 理論算出的週期 67
表4-10試驗得出的週期 68
表4-11 定摩擦係數的曲盤試驗和理論的誤差百分比 69
表4-12 漸變曲盤在每個頻率的最大位移 72
表4-13 漸變曲盤最內圈和最外圈的摩擦係數與距離 72
表4-14 漸變摩擦係數的曲盤理論和試驗的週期誤差百分比 73
表5-1 程式碼 75
表5-2 曲盤的粗糙度和摩擦係數 90
附錄目錄
附錄 粗糙度與摩擦係數之統計迴歸分析 103
參考文獻 參考文獻
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