在結構實驗儀器方面,多數會採用機械油壓系統;然而,油壓系統所能加載之最大荷載越大,其荷載誤差也相對越大。一般而言,油壓系統誤差多在2000~3000牛頓以上,小型油壓系統誤差也至少在300~400百牛頓以上。若是要求精度在此之下,似乎無法採用機械加載方式。
在結構靜力實驗方面,可以施加固定質量之砝碼作荷載;在結構動力實驗方面,以「手」控制荷載砝碼做反覆運動間,觀測其運動行為暨量測其最大中點(簡支樑)或端點(懸臂樑)撓度,或許是比較可行之方式。根據筆者在任職工作早期時,借用自成功大學航太實驗場之拉力計(精度為1牛頓)做測試,其結果顯示以「手」製造定值加速度之動態荷載誤差,大約在5~10牛頓左右,但是必須以時間作為循環加載次數之控制條件。因此,在結構靜、動力實驗上,機械加載並非唯一選擇,甚至於往往不成為選項,主要原因乃在於需要根據結構實驗精度之需求而定。
在其餘結構實驗上,包括黏貼應變規必須靠手、敲擊實驗必須靠手、游標卡尺量測必須靠手、…等,因而讀者不應認為凡事靠機器或電腦最準確,其實在很多方面仍然無法透過機器或電腦取代人。但是,以電腦降低人為計算錯誤之機率,是必然需要運用於實際之工程設計,此乃理所當然之事。一般而論,小型結構不需要考慮結構動力問題,因為結構動力行為不同於結構靜力行為,往往是尺寸加大後方才會產生勁度不連續、幾何不連續、非對稱扭轉、…等問題。結構無法進行尺寸比例放大之主因,可從結構強度計算公式之「因次」即可得知原因。
在網路上,可以找到許多以位移做控制之結構實驗,再反推實際加載於結構上之荷載,或者由各個控制位移點之油壓系統讀數達設計值時,以其結構撓度作為實際加載結果之依據。在對於尺寸較大之結構進行結構實驗時,必然需要使用油壓系統進行荷載控制。筆者認為,以位移反推加載於結構之荷載,或者以油壓系統讀數同設計值所產生之撓度進行控制,應該透過應變規搭配檢查結構表層實際應變值,以同步確認結構實際承載之荷載結果。在涉及流固耦合領域之結構實驗上,應該以結構最終變形後之真實荷載作為其實際荷載,方能確保結構同工程設計正確無誤。
筆者簡要概述結構實驗,期能供讀者做參考。
在結構靜力實驗方面,可以施加固定質量之砝碼作荷載;在結構動力實驗方面,以「手」控制荷載砝碼做反覆運動間,觀測其運動行為暨量測其最大中點(簡支樑)或端點(懸臂樑)撓度,或許是比較可行之方式。根據筆者在任職工作早期時,借用自成功大學航太實驗場之拉力計(精度為1牛頓)做測試,其結果顯示以「手」製造定值加速度之動態荷載誤差,大約在5~10牛頓左右,但是必須以時間作為循環加載次數之控制條件。因此,在結構靜、動力實驗上,機械加載並非唯一選擇,甚至於往往不成為選項,主要原因乃在於需要根據結構實驗精度之需求而定。
在其餘結構實驗上,包括黏貼應變規必須靠手、敲擊實驗必須靠手、游標卡尺量測必須靠手、…等,因而讀者不應認為凡事靠機器或電腦最準確,其實在很多方面仍然無法透過機器或電腦取代人。但是,以電腦降低人為計算錯誤之機率,是必然需要運用於實際之工程設計,此乃理所當然之事。一般而論,小型結構不需要考慮結構動力問題,因為結構動力行為不同於結構靜力行為,往往是尺寸加大後方才會產生勁度不連續、幾何不連續、非對稱扭轉、…等問題。結構無法進行尺寸比例放大之主因,可從結構強度計算公式之「因次」即可得知原因。
在網路上,可以找到許多以位移做控制之結構實驗,再反推實際加載於結構上之荷載,或者由各個控制位移點之油壓系統讀數達設計值時,以其結構撓度作為實際加載結果之依據。在對於尺寸較大之結構進行結構實驗時,必然需要使用油壓系統進行荷載控制。筆者認為,以位移反推加載於結構之荷載,或者以油壓系統讀數同設計值所產生之撓度進行控制,應該透過應變規搭配檢查結構表層實際應變值,以同步確認結構實際承載之荷載結果。在涉及流固耦合領域之結構實驗上,應該以結構最終變形後之真實荷載作為其實際荷載,方能確保結構同工程設計正確無誤。
筆者簡要概述結構實驗,期能供讀者做參考。