利用模態試驗降低有限元素模式邊界誤差之研究

Abstract

在結構動態分析(Structure dynamic analysis)的領 域中,有限元素法(Finite element method)及模態試驗 是最普遍且最具效率的兩種結構動態分析工具 .但單單依賴有限元素分析所得之結果而未經 相關實驗之驗證即判斷結構之振動特性常導致 錯誤的結論.因此為提高經由有限元素法所建 立的分析模式之可靠度,一般均利用有限元素 之分析結果與實際模態試驗所得的數據相互比 對並將其修正之.一般有限元素模式的修正方法可分為兩大類:第一類主要是修正剛性矩陣 及質量矩陣;另外一類方法則修正所選定之物 理或幾何參數.然而這兩類方法均未考慮邊界 條件之誤差.本計畫的主要目的即在解決有限 元素模式的邊界條件模擬誤差.本計畫擬針對 樑結構研究不同型式的邊界參數及實際結構中 各種之固定方式,例如緊配合、螺栓固定等之 邊界特性.據此選取最一般性的邊界參數以描 述各種的邊界特性.本計畫將利用模態試驗的 結果為基準,以最佳化理論找出邊界參數之最 佳值.並擬研究結構和邊界參數的敏感度關係 以決定邊界效應可忽略時之臨界條件.建立此 臨界條件,則可根據此決定須考慮邊界效應之 必要性,使有限元素模式的複雜度得以儘量簡 化.