一种高阶模态涡振试验新气弹模型的模型参数优化设计

发布时间：2024-04-06 20:31

　　多点弹性支撑连续梁气弹模型是一种研究大跨桥梁主梁高阶竖弯模态涡激振动的新型气弹模型。为了使该模型的频率、模态质量和振型与原桥梁缩尺后的动力特征更好地匹配,提出了基于动力系统矩阵方程的模型参数优化方法。以模型的频率、模态质量和振型为优化目标,利用结构的振动方程,建立优化目标函数,采用最小二乘法获得芯梁刚度、弹簧刚度和附加质量的最优设计。通过数值分析对该方法进行了验证分析。以两座不同形式的悬索桥为例进行了该方法的可行性分析。研究结果表明:采用该方法设计的气弹模型能很好地与原结构相匹配。

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【部分图文】：

图1多点弹性支撑梁气弹模型示意图

高阶竖向涡激振动研究的多点弹性支承气弹模型如图1所示。该模型的刚度系统由N个弹簧和一根等截面芯梁组成,质量系统由节点的附加质量和梁的连续分布质量组成。通过调节弹簧和芯梁的刚度、节点附加质量以及梁的分布质量调整气弹的频率和模态质量,使模型的模态参数满足设计要求。该气弹模型的优点有:....

图2梁单元示意图

气弹模型仅模拟桥梁的竖向振动,因此,采用2维平面梁单元分析模型的刚度矩阵和质量矩阵。气弹模型通常为简支系统,梁的轴向自由度可不考虑,仅考虑梁的竖向自由度v和转角自由度θ,如图2所示。设位移向量为x=[vi,θi,vj,θj],梁单元刚度矩阵KBe和集中质量矩阵MBe分别为:

图4气弹模型有限元模型

图3弹簧刚度和附加质量设计值和优化值3工程实例应用

图6庙嘴大桥立面图(m)

图5前两阶竖弯模态振型图7庙嘴大桥加劲梁断面(cm)

本文编号：3947120