| 時間 |
2017-08-30 |
| 標題 |
相位控制調諧質量阻尼器 |
| 作者 |
[賴勇安]
[鍾立來]
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| 摘要 |
現今對於調諧質塊阻尼器的研究與應用已相當廣泛，但經由解析相位去了解調諧質塊阻尼器之減振效果，仍著墨較少且不完全。因此本文先針對調諧質量阻尼器之能量流理論(power flow theory)進一步闡述，探討調諧質量阻尼器與結構之間的相位關係，其顯示調諧質量阻尼器於90度相位差落後時為吸收結構能量，但於90度相位差超前時，則反將能量傳回結構。此外，並探討調諧質量阻尼器與外力之間的相位，對減振效果的影響，提出調諧質量阻尼器之能量阻抗的概念，其顯示與外力為180度相位差時有最佳之阻抗效果，較全面性的討論相位對調諧質量阻尼器減振效果的影響。而後，本文提出半主動式相位控制調諧質量阻尼器，其模型為傳統調諧質量阻尼器外加一半主動控制之摩擦裝置，藉由半主動控制之摩擦力，於調諧質塊擺動之特定時間，施加摩擦力，可調整質量塊與結構之間之相位，使其能盡量維持與結構為一落後90度之相位差，因而如能量流理論所述般達到最佳減振效果。為驗證相位控制調諧質量阻尼器之可行性，分別以單自由度結構或多自由度結構，於諧和外力、風力或基底振動下，進行一系列之數值模擬。模擬結果顯示，結構加裝相位控制調諧質量阻尼器後，於風力或基底振動下，與傳統調諧質量阻尼器相比皆可有較大的減振頻率帶寬，且不論多自由度結構或其經單自由度化之結構，結構反應皆可有更佳之控制效果。由設計參數之敏感度分析顯示，相位控制調諧質量阻尼器對於其設計之頻率比及阻尼比皆不敏感，因此可同時於風力下及基底振動下之應用，解決傳統調諧質量阻尼器適應式之問題。唯所需之摩擦力限制較多，如施加之摩擦力太小，則失去相位控制效果，如施加之摩擦力太大，則摩擦力將對於結構加速度將有一負面影響，因此設計時需仔細考量。最後以實際案例進行風力及地震力之數值分析，驗證相位控制調諧質量阻尼器確實可發揮減振效果，滿足其舒適度之要求，更可降低離頻效應之影響。 |
| 關鍵字 |
tuned mass damper (TMD)、 semi-active control、phase control、 power flow theory、 variable friction system、structural control |
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中心技術報告