在架空輸電導(dǎo)線和斜拉橋拉索等大跨度系統(tǒng)中存在著一種柔長結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)具有大柔度、小阻尼和小質(zhì)量的特點,其縱向尺度遠遠大于橫向尺度,且具有單向剛度,只能承受拉力,而不能承受壓力。由于長期暴露于自然環(huán)境中,雨雪天氣會導(dǎo)致此類結(jié)構(gòu)圓截面的改變,在來流風(fēng)場下易形成一種大幅振動,如輸電導(dǎo)線覆冰舞動時會導(dǎo)致跳線、斷電甚至桿塔倒塌;斜拉索由于水線附著而引起的振動會造成斜拉橋結(jié)構(gòu)疲勞損壞,影響交通安全。本文對此類非圓截面柔長結(jié)構(gòu)的非線性振動特性進行了理論研究、數(shù)值模擬和實驗驗證,探討了這類柔長結(jié)構(gòu)的風(fēng)致振動機理和豐富的非線性動力學(xué)現(xiàn)象。論文的主要內(nèi)容和研究成果包括:針對一類近橢圓形非圓截面柔長結(jié)構(gòu),考慮其幾何非線性和氣動載荷非線性,利用Hamilton原理建立了面內(nèi)、面外和扭轉(zhuǎn)三個方向耦合的連續(xù)體動力學(xué)模型。采用Galerkin法對連續(xù)體模型進行空間離散,得到了系統(tǒng)的常微分方程。利用平均法求得了系統(tǒng)的平均方程和分岔方程,建立了分岔參數(shù)、開折參數(shù)與工程參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系,并對分岔參數(shù)與開折參數(shù)進行了解耦。根據(jù)奇異性理論,得到了以工程參數(shù)界定的轉(zhuǎn)遷集、以面內(nèi)阻尼比表示分岔參數(shù)的拓撲曲線。結(jié)合約束分岔理論,將轉(zhuǎn)... 

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
字母注釋表
第一章 緒論
    1.1 非圓截面柔長結(jié)構(gòu)舞動的研究意義
    1.2 舞動研究現(xiàn)狀
    1.3 本文工作
第二章 非圓截面柔長結(jié)構(gòu)的奇異性分析
    2.1 引言
    2.2 面內(nèi)、面外與扭轉(zhuǎn)三自由度模型的建立
    2.3 Galerkin法和平均法求解
    2.4 分岔理論分析
    2.5 不同拓撲結(jié)構(gòu)的數(shù)值驗證
    2.6 小結(jié)
第三章 液體附著非圓截面柔長結(jié)構(gòu)的非線性特性分析
    3.1 引言
    3.2 面內(nèi)、面外與水線耦合動力學(xué)模型的建立
    3.3 平均法求解
    3.4 算例分析
    3.5 小結(jié)
第四章 非圓截面柔長結(jié)構(gòu)的 1:1 參數(shù)共振
    4.1 引言
    4.2 面內(nèi)、軸向兩自由度模型的建立
    4.3 面內(nèi)參激振動模型的建立
    4.4 算例分析
    4.5 結(jié)論
第五章 非圓截面柔長結(jié)構(gòu)的亞諧共振
    5.1 引言
    5.2 多尺度法求解
    5.3 系統(tǒng)參數(shù)對幅頻曲線的影響
    5.4 與未受激勵模型的對比分析
    5.5 分岔與參數(shù)控制
    5.6 全局分岔行為研究
    5.7 結(jié)論
第六章 非圓截面柔長結(jié)構(gòu)的多模態(tài)相互作用
    6.1 引言
    6.2 面內(nèi)前四階模態(tài)與一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)耦合模型的建立
    6.3 初值穩(wěn)定性分析
    6.4 非線性響應(yīng)分析
    6.5 多模態(tài)相互作用
    6.6 面內(nèi)前四階模態(tài)與扭轉(zhuǎn)前四階模態(tài)模型的穩(wěn)定性分析
    6.7 小結(jié)
第七章 非圓截面柔長結(jié)構(gòu)舞動實驗
    7.1 引言
    7.2 實驗系統(tǒng)介紹
    7.3 圓截面與非圓截面柔長結(jié)構(gòu)對比實驗
    7.4 舞動模態(tài)隨風(fēng)速響應(yīng)實驗
    7.5 添加阻尼對舞動模態(tài)的影響實驗
    7.6 不同截面柔長結(jié)構(gòu)的對比實驗
    7.7 結(jié)論
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 全文總結(jié)
    8.2 今后工作展望
附錄
    附錄 1
    附錄 2
    附錄 3
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[6]輸電線路覆冰研究綜述[J]. 黃斌,徐姍姍,蘇文宇.  電瓷避雷器. 2012(01)
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[8]輸電塔-線體系舞動仿真及控制研究[J]. 曹化錦,李黎,姜維,陳元坤.  振動與沖擊. 2011(12)
[9]輸電塔—覆冰導(dǎo)線耦合體系非線性動力響應(yīng)分析[J]. 榮志娟,張陵.  動力學(xué)與控制學(xué)報. 2011(04)
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博士論文
[1]覆冰導(dǎo)線氣動及舞動特性研究[D]. 曹化錦.華中科技大學(xué) 2013
[2]覆冰分裂輸電導(dǎo)線舞動的強非線性動力學(xué)研究[D]. 劉富豪.天津大學(xué) 2012
[3]輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動及其對塔線體系力學(xué)特性影響的研究[D]. 王少華.重慶大學(xué) 2008



本文編號：3714579