基于能量输入特性的大跨度桥梁颤振机理试验研究

发布时间：2023-05-12 20:40

　　大跨度桥梁在世界范围内广泛建造,且继续向着超大跨径发展。作为大跨度桥梁控制荷载,风荷载敏感性问题尤为突出。颤振现象是桥梁风灾害中最为严重的一种风致振动现象,一旦发生即造成桥梁主体结构直接破坏,危害极大,因此开展桥梁颤振机理的相关研究是十分必要的。目前主要将桥梁颤振分为两类:发散颤振与极限环颤振。发散颤振的驱动机理已有了较为成熟的理论,研究人员普遍认为是气动负阻尼导致了振动发散;而对于具有较强非线性特征的极限环颤振,研究仍处于起步阶段,其诱发的机理也不甚清晰,急需引入新的非线性理论来解释相关问题。本文基于这一背景开展了大跨度桥梁颤振机理的试验研究。试验采用弹簧悬挂节段模型体系,通过在高宽比为1:10的基础矩形断面来流侧和尾流侧分别布置不同形状风嘴来构造不同流线型程度的气动外形,进而诱发不同类型颤振。首先研究了节段模型阻尼和刚度的非线性效应,然后从颤振试验测振、测力两个方面分析了气动外形对颤振行为的影响、发散颤振和极限环颤振动力特性差异以及气动力做功特点,最后从能量输入的角度对两类颤振的驱动机理进行了探讨。具体研究内容如下:(1)研究了风洞试验中节段模型振动系统阻尼和刚度的非线性效应,指出...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 大跨度桥梁发展历史
        1.1.2 桥梁风致振动
    1.2 桥梁颤振研究现状
        1.2.1 发散颤振
        1.2.2 极限环颤振
        1.2.3 研究现状小结
    1.3 本文主要研究内容
第2章 节段模型风洞试验设计
    2.1 试验介绍
    2.2 风洞试验设计
    2.3 气动自激力测量原理
        2.3.1 气动自激力计算方法
        2.3.2 硬件延时标定
    2.4 试验方案
    2.5 本章小结
第3章 节段模型非线性动力参数分析
    3.1 非线性动力参数分析的意义
    3.2 非线性动力参数识别方法
        3.2.1 非线性振动系统等效线性化
        3.2.2 非线性阻尼比与自振频率识别方法
    3.3 节段模型非线性动力参数识别结果
        3.3.1 自由振动试验结果
        3.3.2 非线性阻尼比与自振频率识别结果
    3.4 本章小结
第4章 颤振试验测振分析
    4.1 颤振振幅与颤振类型
    4.2 颤振位移时程与相空间
        4.2.1 发散颤振
        4.2.2 极限环颤振
        4.2.3 相空间特征
    4.3 颤振弯扭耦合特性分析
        4.3.1 弯扭耦合颤振频率
        4.3.2 无量纲弯扭振幅比
    4.4 本章小结
第5章 颤振试验气动力分析
    5.1 气动自激力时程分析
        5.1.1 发散颤振
        5.1.2 极限环颤振
        5.1.3 气动力相位与颤振耦合频率关系
    5.2 气动自激力做功分析
        5.2.1 气动力迟滞特性
        5.2.2 气动力做功与能量传输过程
    5.3 基于能量输入的颤振机理分析
        5.3.1 气动力高阶谐波成分对颤振能量输入的影响
        5.3.2 颤振位移与气动力相位关系对颤振能量输入的影响
        5.3.3 颤振驱动机理的讨论
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3814599