本文關(guān)鍵詞：斜拉橋的模態(tài)躍遷行為及其對(duì)渦激振動(dòng)的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：材料科學(xué)、制造業(yè)工藝以及施工技術(shù)的進(jìn)步促使斜拉橋結(jié)構(gòu)的跨度越來(lái)越大且質(zhì)量越來(lái)越輕。這種小阻尼、大柔度、超細(xì)長(zhǎng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)在移動(dòng)車輛、風(fēng)/雨的作用下極易產(chǎn)生復(fù)雜的振動(dòng)現(xiàn)象。風(fēng)致振動(dòng)問(wèn)題已經(jīng)成為橋梁工程中不可忽略的安全因素之一。渦激振動(dòng)是一種在較低的風(fēng)速作用下發(fā)生的具有自激限幅特性的風(fēng)致振動(dòng),易影響斜拉橋通車及行人的舒適性,嚴(yán)重的情況下甚至?xí)䦟?dǎo)致斜拉橋結(jié)構(gòu)的疲勞破壞。因此,研究斜拉橋渦激振動(dòng)響應(yīng)具有重要的意義。由多個(gè)構(gòu)件組成并具有整體對(duì)稱性或局部對(duì)稱性的結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為,如物理參數(shù)微小的差異會(huì)引起相鄰兩階模態(tài)發(fā)生互換,即模態(tài)躍遷現(xiàn)象。固有特性對(duì)于參數(shù)的敏感性這一特點(diǎn)勢(shì)必導(dǎo)致依賴于模態(tài)所求解出的振動(dòng)響應(yīng)和實(shí)際情況具有顯著的差異。本文研究斜拉橋的模態(tài)躍遷行為及其對(duì)渦激振動(dòng)響應(yīng)的影響,具體內(nèi)容包括:(1)將橋面簡(jiǎn)化成梁的模型,采用偏微分方程組分別建立各斜拉索及各梁段的動(dòng)力學(xué)方程,并建立斜拉橋的邊界條件及子結(jié)構(gòu)間的幾何與力學(xué)相容條件;(2)建立斜拉橋線性化、無(wú)阻尼系統(tǒng)的頻率方程,研究當(dāng)斜拉橋具有整體對(duì)稱/局部子結(jié)構(gòu)對(duì)稱性情況下物理參數(shù)(斜拉索長(zhǎng)度、初始垂度)微小變動(dòng)對(duì)固有頻率及模態(tài)的影響;(3)考慮拉索的邊界條件具有方向性,研究斜拉橋在斜拉索振動(dòng)過(guò)程中有效長(zhǎng)度的變化導(dǎo)致模態(tài)躍遷與渦脫激振力聯(lián)合作用下的動(dòng)力學(xué)行為。本文研究結(jié)果表明:(1)斜拉橋具有非常密集的固有頻率;(2)斜拉橋密集固有頻率曲線偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的出現(xiàn)伴隨著斜拉橋模態(tài)局部化現(xiàn)象和模態(tài)躍遷現(xiàn)象的發(fā)生;(3)非對(duì)稱性布局的結(jié)構(gòu)發(fā)生模態(tài)躍遷的可能性低于對(duì)稱性結(jié)構(gòu);(4)模態(tài)躍遷下,隨著風(fēng)速的不斷增大,斜拉橋的渦激振動(dòng)響應(yīng)會(huì)反復(fù)地經(jīng)由倍周期分岔和倒倍周期分岔在周期運(yùn)動(dòng)和擬周期運(yùn)動(dòng)間來(lái)回切換。
【關(guān)鍵詞】：斜拉橋 連續(xù)體系統(tǒng)振動(dòng) 固有頻率 模態(tài)躍遷 渦激振動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U441.3;U448.27
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-27
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 斜拉橋概述11-15
• 1.2.1 斜拉橋的發(fā)展11-13
• 1.2.2 斜拉橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)13-14
• 1.2.3 斜拉橋幾何非線性14-15
• 1.3 斜拉橋風(fēng)致振動(dòng)及渦振理論15-23
• 1.3.1 斜拉橋風(fēng)致振動(dòng)15-18
• 1.3.2 渦激振動(dòng)研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.3 渦激力的表達(dá)式21-23
• 1.4 結(jié)構(gòu)的模態(tài)躍遷及局部化23-26
• 1.4.1 模態(tài)躍遷現(xiàn)象23-25
• 1.4.2 模態(tài)局部化25-26
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容26-27
• 第二章 整體對(duì)稱性斜拉橋固有特性分析27-40
• 2.1 概述27
• 2.2 斜拉橋模型建立27-28
• 2.3 斜拉橋動(dòng)力學(xué)方程28-31
• 2.3.1 拉索的動(dòng)力學(xué)建模28
• 2.3.2 橋面的動(dòng)力學(xué)建模28-29
• 2.3.3 邊界條件與相容條件29-31
• 2.4 固有頻率及模態(tài)求解31-35
• 2.4.1 系統(tǒng)自由振動(dòng)方程31-32
• 2.4.2 固有頻率與振型求解32-35
• 2.5 數(shù)值結(jié)果與討論35-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 第三章 局部對(duì)稱性斜拉橋固有特性分析40-49
• 3.1 概述40
• 3.2 四索斜拉橋模型建立40
• 3.3 四索斜拉橋動(dòng)力學(xué)建模40-43
• 3.4 四索斜拉橋固有頻率及模態(tài)求解43
• 3.5 數(shù)值結(jié)果及分析43-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 模態(tài)躍遷下斜拉橋的渦激振動(dòng)49-60
• 4.1 概述49
• 4.2 斜拉橋渦激振動(dòng)方程49-54
• 4.2.1 全局模態(tài)正交化49-52
• 4.2.2 梁段渦激力建模52
• 4.2.3 Galerkin法對(duì)連續(xù)系統(tǒng)離散化52-54
• 4.3 模態(tài)躍遷下斜拉橋渦激振動(dòng)模型54
• 4.4 數(shù)值結(jié)果與討論54-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60
• 5.2 今后展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 讀研期間發(fā)表的文章67-68
• 附錄68-72

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