单柱拉线塔中的索—梁模型的非线性振动分析

发布时间：2020-06-02 10:59

【摘要】：扭振是单柱拉线塔的特有属性,拉线的振动与主柱的弯曲、扭转振动相互耦合。传统索-梁耦合问题仅为索的振动与梁的弯曲振动的耦合,而类似于拉线塔结构的三种振动形式的耦合振动研究未见报道。因此,本文将结合单柱拉线塔的扭振特性,首次研究考虑梁扭转振动的单索-梁模型的非线性振动特性。本文研究了索的静动力学基础与梁的弯曲振动、轴的扭转振动理论,推导了斜拉索的非线性振动方程;将索-梁模型中梁对索的作用视为横向端部位移激励,推导了横向端部位移激励下索的非线性振动方程,研究了激励频率、幅值、阻尼等因素对非线性振动的影响;推导了不考虑梁扭转振动的索-梁模型的耦合振动方程,利用Galerkin方法将非线性偏微分方程组离散为常微分方程组,采用Runge-Kutta法进行数值计算研究其耦合振动特性;推导了考虑梁扭转振动的索-梁模型的耦合振动方程组,探讨参数变化与考虑扭振耦合因素对非线性振动的影响。研究结果表明:(1)梁的面内初始扰动对索-梁模型的耦合振动影响较大,其微小变化会引起索的面内振幅剧烈变化,而索的面内初始扰动对梁的影响较小。(2)索-梁模型在拉索的面内初始扰动下振动时,考虑梁的扭转振动与不考虑梁的扭转振动相比,索的振幅基本一致,而梁的振幅有所增加。(3)索-梁模型在拉索和梁的面内、面外初始扰动共同作用下,考虑梁的扭转振动与不考虑时相比,索和梁的振幅均有所增大,其中索的振幅增加较为明显;索和梁的面内外振动均呈现高频的振动现象。(4)在较大的初始扭转扰动作用下,索的面内、面外均出现了较大幅度的非线性振动,梁的面内振动呈现高频低幅的振动形式。
【图文】：

图 1-1 拉线塔示意图大的格构式主柱、塔头和柔度，使得特高压单柱拉线塔具长度长，大位移特征较为明显要影响。结构如图 1-2 所示。拉线弦线主柱中心线的弹性扭转约束量较大，这导致特高压单柱拉的一阶模态一般为弯曲振动，，塔的特有属性。图 1-2 拉线结构示意图

图 1-1 拉线塔示意图较大的格构式主柱、塔头和柔度较响，使得特高压单柱拉线塔具有如线长度长，大位移特征较为明显，重要影响。线结构如图 1-2 所示。拉线弦线方向绕主柱中心线的弹性扭转约束。由惯量较大，这导致特高压单柱拉线塔塔的一阶模态一般为弯曲振动，而线塔的特有属性。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM75

【参考文献】

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本文编号：2693055