一條ODE的旅程 Cornerstone II 在結構STA視角

土木二 馮嘉俊

俗語常言:「歷史是一個圓」,兜兜轉轉,循環往復。這句話在我們的 Cornerstone II課 上,似乎找到了一個生動的注腳。經歷了三年如同過山車般跌宕起伏的過山車洗禮,這門以實踐為核心的課程,今年再次回到了其最初的經典挑戰之一:振動台測試,而承載這一測試的載體,正是經過全新改版設計的——抗震塔。這並非簡單的回歸,而是在螺旋上升中融入了更深刻的工程命題和教學理念。

回望過去三年,Cornerstone II 的焦點如同其題目過山車軌道一樣的變化多端。然而,今年課程被重新設計,方向明確地指向了土木工程的核心挑戰之一:抗震。與以往最顯著的不同在於,我們不再僅僅滿足於結構本身的堅固,而是將重心深植於「減震」和「隔震」這兩大現代抗震工程的核心策略上。這意味著,學生們需要思考的不僅是“如何防止倒塌”,更是“如何更聰明地化解地震能量”。


這學期的一切從一條ODE開始,這條方程,如同一條無形的紐帶,貫穿了整個學期的理論與實踐。每週我們都會要求學生做一個關於這條ODE的實驗,並利用Tracker 去找出該裝置的位移,速度和加速度,希望能讓他們熟悉這條ODE。

而期中便是理論和實物的第一次共振,他們需要自己設計一座塔,上振動台後利用tracker 和 accerometer找出它的自然頻率,並利用工程數學的知識,解出自己塔的理論自然頻率。而在期中後,我們更注重於今年的主題:隔震和減震上,學生不但要建出自己的減震裝置,更要把它的表現用python 解那條ODE並模擬出來,屬實挑戰重重。

觀察了學生一整個學期,我也發現了很多有趣的設計,雖然有些設計在最終測試中無法倖存,但創新永遠是需要的。希望學弟妹們可以懷著這種創新的精神,繼續修Keystone 和 Capstone。


主動控制隔震滑軌

彈珠隔震

車輪主動控制隔震

作為一名結構STA,這學期除了要每兩星期和教授們開會外,還要提前瞭解當週實驗內容並親自再做一遍,這樣才能在學生遇到問題時順利處理。而最令我獲益良多的,絕對是學會了三樓S-Lab振動台的操作方法,以後在其他課程上需要用到的時候我也知道該如何正確地使用。

課程建議:
課程安排的部分,感覺simulation出現的時間太遲,在離期末測試两周才出現,離期末有點近,學生太忙,可能做不出好的simulation,如果可以希望出現的時間稍微提早。

總結:
作為改版後Cornerstone II的親歷者,我見證了創新的火花與現實的碰撞,體驗了技術掌握的喜悅,也深刻反思了流程改良的空間。展望未來,希望課程能在持續反覆運算中,更好地激發學弟妹的工程潛能,培養他們運用數學、物理、程式設計工具解決複雜工程問題的綜合素養,並永遠珍視和呵護那份寶貴的創新之火。