跌落塔钢绳—横梁系统的动力学模型与响应研究
发布时间:2017-10-14 13:16
本文关键词:跌落塔钢绳—横梁系统的动力学模型与响应研究
更多相关文章: 跌落塔 横梁 弦 振动 Newmark 风荷载
【摘要】:跌落塔是进行较高高度(几十米甚至上百米)异常跌落安全性试验所采用的常用试验设施。在采用跌落塔进行跌落冲击试验过程中,主钢索将横梁与重物提升至所需高度,然后释放,横梁与重物下坠,最终横梁撞击立柱,重物坠地。但在较高高度并且风速较大时,横梁下坠可能偏离方向,到达立柱高度时位置与立柱偏离,未能撞击立柱,导致导向钢索断裂。这一可能的试验故障模式将影响试验进行,因而有必要对此进行原因机理分析。首先,对高耸结构与弦索结构在风荷载下的振动分析研究情况做了归纳与总结,分析目前存在的问题和不足,寻找到适合本文研究的跌落塔在风荷载作用下振动研究方法,并提出研究内容。其次,根据跌落塔的结构特点以及试验原理,针对跌落塔的钢绳-横梁系统进行简化,建立动力学模型,分不同外载条件和速度条件下建立弦振动方程。再者,对已经建立的跌落塔钢绳-横梁系统在横向外载力作用下建立的动力学模型的振动方程进行转化,得到一般矩阵形式的振动方程。在MATLAB中编程实现了对之前得到的标准矩阵形式的振动方程的数值求解,并与特定条件下的解析解进行对比来验证数值求解的准确性。最后,查询相关建筑结构荷载规范,结合跌落塔钢绳-横梁系统的具体结构特点,计算出钢绳结构和横梁结构在平均风作用下的风荷载,带入之前建立的标准形式的弦振动方程中,通过Newmark方法数值计算出弦振动的位移响应,得到了平均风荷载条件下的弦振动位移响应的一定规律。对于钢绳-横梁系统动力学模型的振动方程中的可变参数对风荷载下钢绳-横梁系统的弦振动位移响应的影响,改变参数计算弦振动位移响应,得到了一定规律。
【关键词】:跌落塔 横梁 弦 振动 Newmark 风荷载
【学位授予单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB122
【目录】:
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-8
- 第一章 绪论8-16
- 1.1 研究的目的和意义8
- 1.2 国内外研究现状8-14
- 1.2.1 高耸结构的风振响应8-12
- 1.2.2 弦索结构的振动模型12-13
- 1.2.3 弦索结构的振动方程求解方法13-14
- 1.2.4 风荷载特性14
- 1.3 本文研究内容14-16
- 第二章 跌落塔钢绳磺梁系统的动力学建模16-24
- 2.1 跌落塔结构组成和工作原理16-17
- 2.2 钢绳-横梁系统简化和抽象模型17-18
- 2.3 钢绳-横梁系统的振动方程建立18-23
- 2.3.1 集中质量为零时的振动方程18-20
- 2.3.2 集中质量为零、外部力是集中力时的振动方程20-21
- 2.3.3 集中质量为零、外部力是分布力时的振动方程21-22
- 2.3.4 集中质量为零、外部力为集中力与分布力共同作用时的振动方程22-23
- 2.4 本章小结23-24
- 第三章 钢绳-横梁振动方程的半解析求解与验证24-42
- 3.1 振动方程的转换24-29
- 3.1.1 外部力是集中力时的标准形式振动方程24-27
- 3.1.2 集中力与分布力共同作用时的标准形式振动方程27-29
- 3.2 振动方程的数值求解29-35
- 3.2.1 Newmark法原理30-32
- 3.2.2 数值求解算例32-35
- 3.3 振动方程数值求解的验证35-41
- 3.3.1 特定条件下振动方程的解析求解35-38
- 3.3.2 特定条件下振动方程的数值解与解析解的对比验证38-41
- 3.4 本章小结41-42
- 第四章 跌落塔钢绳-横梁系统所受风载计算及风振时程响应分析42-55
- 4.1 平均风的基本理论42-46
- 4.1.1 平均风速剖面42-44
- 4.1.2 基本风速和基本风压44-45
- 4.1.3 结构上的平均风荷载45-46
- 4.2 跌落塔钢绳-横梁系统上的平均风荷载46-48
- 4.3 跌落塔钢绳-横梁系统的风振时程响应48-50
- 4.4 不同因素对风振时程响应的影响50-54
- 4.4.1 横梁速度的影响50-52
- 4.4.2 重物质量大小的影响52-53
- 4.4.3 钢绳拉力大小的影响53-54
- 4.5 本章小结54-55
- 第五章 总结与展望55-57
- 5.1 全文总结55-56
- 5.2 展望56-57
- 参考文献57-60
- 致谢60-61
- 攻读学位期间发表论文及参加科研工作情况61
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 程志军,付国宏,楼文娟,孙炳楠;高耸格构式塔架风荷载试验研究[J];实验力学;2000年01期
2 邓洪洲,朱松晔,陈晓明,王肇民;大跨越输电塔线体系气弹模型风洞试验[J];同济大学学报(自然科学版);2003年02期
,本文编号:1031265
本文链接:https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/1031265.html