臺灣博碩士論文加值系統

本論文以模態分析技術及利用多進多出（MIMO）試驗控制設備來搭配小型振動機進行單激振源及雙激振源的試驗比較，除逐步建立基本的操作程序外，並利用模態分析方法獲得不同材質試件之自然頻率、阻尼比及模態等資料進行比對分析及探討以雙激振源執行試驗時之參數設定、資料分析及變數差異等。
大體而言，武器系統所面臨的真實動態環境為以六自由度參數為基準的交互式環境應力負荷，因此實際上六軸向環境應力是同時發生且存在的。因國內目前進行武器系統之環境模擬試驗僅以單一激振源提供激振力賦予試件進行試驗操作，又礙於現代武器系統發展迅速且多具備外型細長、重量重等特性，現有試驗能量恐將無法滿足未來系統規格之要求，同時在考量試驗所需之夾具製作、成本及存放位置等諸多因素下，故未來應逐步朝向雙激振源甚至多激振源提供足夠的激振力來模擬武器系統本身實際所受的負荷，以期能評估更精確、更符合實際狀況的負荷。
模態分析可獲得不同結構體的模態參數，同時以實驗證明運用雙激振源提供之推力賦予在試件上確實較單激振源為佳；再者，以此課題作基礎，未來朝大型試件/大型振動機方向邁進，建立一套更完整且可供探究分析的資料庫。

Since the articles of environmental test of weapon system only provided in the field of single excitation domestically. In additions, the development of weapon system is rapidly and emphasizes the characteristic of length and weight. In order to satisfy the experiment’s capacities of dealing with system’s 3-dimensional dynamical environment, future experiments have to consider six-degree-of-freedom stresses analysis and the manufacture of fixture, cost and logistics. In the viewpoint of future national weapon system development, the experiments of dual-excitation or multi-excitation force to simulate the true loads of the weapon systems are required to get more accuracy and to fit the real situation.
We use the modal test and modal analysis to get the modal parameters (natural frequency, damping ratio, mode shape) of the test article. These datas can be used to help us understand the all dynamic situations of the test article and analysize advancedly. Next step, a system of MIMO (multiple inputs multiple outputs) will first run the experiment of small specimen under single excitation using small shaker and then compare the results of system under dual-excitation. The methodology will also apply to the large specimen under single excitation and dual-excitation.

誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
符號及縮寫說明 xi
1. 緒論 1
1.1 研究目的 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 論文架構 4
2. 模態分析理論介紹 5
2.1 前言 5
2.2 模態分析理論 8
2.3 實驗模態分析理論 9
3. 動力環境模擬控制方法及理論基礎 19
3.1 控制方法 19
3.1.1 方形控制 19
3.1.2 矩形控制 19
3.1.3 座標轉換 19
3.2 理論基礎 19
3.2.1 多機試驗 19
3.2.2 多進多出隨機試驗 22
3.2.3 多進多出正弦掃頻試驗 23
3.3 相關參數 23
3.3.1 相關函數 23
3.3.2 相位 23
4. 實驗模態分析試驗 25
4.1 實驗目的 25
4.2 試件需求與型態 25
4.3 實驗儀器設備 26
4.3.1 硬體設備 26
4.3.2 分析軟體 26
4.4 量測方法及需求 27
4.4.1 測試件架設方式 27
4.4.2 量測點預劃 27
4.4.3 加速度規安裝方式 29
4.4.4 量測需求 29
4.4.5 試驗步驟及儀器參數設定 30
4.5 實驗模態分析實驗結果討論 31
5. 動力環境模擬實驗規劃 43
5.1 實驗需求 43
5.2 試件需求 44
5.3 試件型態 44
5.4 實驗規格 44
5.5 實驗構想 45
6. 動力環境模擬之量測方法及實驗結果 55
6.1 不同夾持裝置分析 55
6.2 利用多進多出實驗控制技術進行單雙機實驗結果比較 60
6.3 雙振動機相位的探究 62
6.3.1 基本觀念 62
6.3.2 參考實驗計劃法中的 因子設計交絡體系運用於雙機實驗 63
6.4 不同材質測試件雙機探究 72
6.5 評估影響多進多出實驗之內外部雜訊 82
6.5.1 內部雜訊 82
6.5.2 外部雜訊 82
6.5.3 變異雜訊 82
7. 結論與建議及未來展望 85
7.1 結論與建議 85
7.1.1. 模態分析結論及建議 85
7.1.2. 單雙機動力環境模擬試驗結論及建議 86
7.2 未來展望 88
參考文獻 89
附錄壹 Bernoulli樑及Timoshenko樑特徵方程式理論值
與有限元素性質矩陣與程式檔 94
附錄貳 銅棒及鋁棒實驗模態分析之模態圖 101
附錄參 實驗模態分析、有限元素分析與動力環境模擬測試之比較 103
附錄參A 三者優點之比較 103
附錄參B 三者缺點之比較 104
自傳 108

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