本文關(guān)鍵詞：跌落塔鋼繩—橫梁系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型與響應(yīng)研究

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【摘要】：跌落塔是進(jìn)行較高高度(幾十米甚至上百米)異常跌落安全性試驗(yàn)所采用的常用試驗(yàn)設(shè)施。在采用跌落塔進(jìn)行跌落沖擊試驗(yàn)過程中,主鋼索將橫梁與重物提升至所需高度,然后釋放,橫梁與重物下墜,最終橫梁撞擊立柱,重物墜地。但在較高高度并且風(fēng)速較大時(shí),橫梁下墜可能偏離方向,到達(dá)立柱高度時(shí)位置與立柱偏離,未能撞擊立柱,導(dǎo)致導(dǎo)向鋼索斷裂。這一可能的試驗(yàn)故障模式將影響試驗(yàn)進(jìn)行,因而有必要對(duì)此進(jìn)行原因機(jī)理分析。首先,對(duì)高聳結(jié)構(gòu)與弦索結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載下的振動(dòng)分析研究情況做了歸納與總結(jié),分析目前存在的問題和不足,尋找到適合本文研究的跌落塔在風(fēng)荷載作用下振動(dòng)研究方法,并提出研究?jī)?nèi)容。其次,根據(jù)跌落塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及試驗(yàn)原理,針對(duì)跌落塔的鋼繩-橫梁系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化,建立動(dòng)力學(xué)模型,分不同外載條件和速度條件下建立弦振動(dòng)方程。再者,對(duì)已經(jīng)建立的跌落塔鋼繩-橫梁系統(tǒng)在橫向外載力作用下建立的動(dòng)力學(xué)模型的振動(dòng)方程進(jìn)行轉(zhuǎn)化,得到一般矩陣形式的振動(dòng)方程。在MATLAB中編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)之前得到的標(biāo)準(zhǔn)矩陣形式的振動(dòng)方程的數(shù)值求解,并與特定條件下的解析解進(jìn)行對(duì)比來驗(yàn)證數(shù)值求解的準(zhǔn)確性。最后,查詢相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范,結(jié)合跌落塔鋼繩-橫梁系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),計(jì)算出鋼繩結(jié)構(gòu)和橫梁結(jié)構(gòu)在平均風(fēng)作用下的風(fēng)荷載,帶入之前建立的標(biāo)準(zhǔn)形式的弦振動(dòng)方程中,通過Newmark方法數(shù)值計(jì)算出弦振動(dòng)的位移響應(yīng),得到了平均風(fēng)荷載條件下的弦振動(dòng)位移響應(yīng)的一定規(guī)律。對(duì)于鋼繩-橫梁系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的振動(dòng)方程中的可變參數(shù)對(duì)風(fēng)荷載下鋼繩-橫梁系統(tǒng)的弦振動(dòng)位移響應(yīng)的影響,改變參數(shù)計(jì)算弦振動(dòng)位移響應(yīng),得到了一定規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：跌落塔 橫梁 弦 振動(dòng) Newmark 風(fēng)荷載
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB122
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 研究的目的和意義8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-14
• 1.2.1 高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)8-12
• 1.2.2 弦索結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模型12-13
• 1.2.3 弦索結(jié)構(gòu)的振動(dòng)方程求解方法13-14
• 1.2.4 風(fēng)荷載特性14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容14-16
• 第二章 跌落塔鋼繩磺梁系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模16-24
• 2.1 跌落塔結(jié)構(gòu)組成和工作原理16-17
• 2.2 鋼繩-橫梁系統(tǒng)簡(jiǎn)化和抽象模型17-18
• 2.3 鋼繩-橫梁系統(tǒng)的振動(dòng)方程建立18-23
• 2.3.1 集中質(zhì)量為零時(shí)的振動(dòng)方程18-20
• 2.3.2 集中質(zhì)量為零、外部力是集中力時(shí)的振動(dòng)方程20-21
• 2.3.3 集中質(zhì)量為零、外部力是分布力時(shí)的振動(dòng)方程21-22
• 2.3.4 集中質(zhì)量為零、外部力為集中力與分布力共同作用時(shí)的振動(dòng)方程22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 鋼繩-橫梁振動(dòng)方程的半解析求解與驗(yàn)證24-42
• 3.1 振動(dòng)方程的轉(zhuǎn)換24-29
• 3.1.1 外部力是集中力時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)形式振動(dòng)方程24-27
• 3.1.2 集中力與分布力共同作用時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)形式振動(dòng)方程27-29
• 3.2 振動(dòng)方程的數(shù)值求解29-35
• 3.2.1 Newmark法原理30-32
• 3.2.2 數(shù)值求解算例32-35
• 3.3 振動(dòng)方程數(shù)值求解的驗(yàn)證35-41
• 3.3.1 特定條件下振動(dòng)方程的解析求解35-38
• 3.3.2 特定條件下振動(dòng)方程的數(shù)值解與解析解的對(duì)比驗(yàn)證38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 跌落塔鋼繩-橫梁系統(tǒng)所受風(fēng)載計(jì)算及風(fēng)振時(shí)程響應(yīng)分析42-55
• 4.1 平均風(fēng)的基本理論42-46
• 4.1.1 平均風(fēng)速剖面42-44
• 4.1.2 基本風(fēng)速和基本風(fēng)壓44-45
• 4.1.3 結(jié)構(gòu)上的平均風(fēng)荷載45-46
• 4.2 跌落塔鋼繩-橫梁系統(tǒng)上的平均風(fēng)荷載46-48
• 4.3 跌落塔鋼繩-橫梁系統(tǒng)的風(fēng)振時(shí)程響應(yīng)48-50
• 4.4 不同因素對(duì)風(fēng)振時(shí)程響應(yīng)的影響50-54
• 4.4.1 橫梁速度的影響50-52
• 4.4.2 重物質(zhì)量大小的影響52-53
• 4.4.3 鋼繩拉力大小的影響53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 全文總結(jié)55-56
• 5.2 展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 致謝60-61
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文及參加科研工作情況61

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 程志軍,付國(guó)宏,樓文娟,孫炳楠;高聳格構(gòu)式塔架風(fēng)荷載試驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2000年01期

2 鄧洪洲,朱松曄,陳曉明,王肇民;大跨越輸電塔線體系氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年02期

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本文編號(hào)：1031265