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1、本論文首先回顧了大跨度橋梁抗風(fēng)研究的發(fā)展歷程,介紹了自激氣動(dòng)力的研究現(xiàn)狀和獲取途徑。隨后基于CFD數(shù)值模擬,研究薄平板和流線型箱梁斷面的自激力特性,并通過流場(chǎng)顯示,考查自激力非線性成分與典型流場(chǎng)特征之間的關(guān)系。引入特定的假設(shè)條件,通過理論推導(dǎo),建立了橋梁二維非線性顫振響應(yīng)分析的一般方法,并在此基礎(chǔ)上討論結(jié)構(gòu)阻尼比模型的數(shù)學(xué)形式對(duì)橋梁非線性顫振幅值響應(yīng)的影響。本文的主要研究?jī)?nèi)容有:
(1)提出了多變形子區(qū)域的動(dòng)網(wǎng)格方法,結(jié)合剛性
2、網(wǎng)格技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)彈簧光順法,實(shí)現(xiàn)橋梁斷面大振幅變形運(yùn)動(dòng)時(shí)網(wǎng)格質(zhì)量的良好控制。
(2)研究大振幅條件下薄平板和流線型箱梁斷面的自激力。運(yùn)動(dòng)振幅越大,高次諧波成分在整個(gè)氣動(dòng)力中所占的比例也越大。同等振幅條件下,對(duì)純扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而言,高折算風(fēng)速下的自激力非線性效應(yīng)更顯著,但對(duì)純豎彎運(yùn)動(dòng)而言,則是低折算風(fēng)速下的自激力非線性更顯著。
(3)研究薄平板大振幅條件下的流場(chǎng)。流動(dòng)分離不是氣動(dòng)自激力出現(xiàn)高頻分量的原因,平板前緣流動(dòng)分離影響自
3、激氣動(dòng)力的基頻幅值,而氣動(dòng)力高次諧波分量所占比例與流場(chǎng)中二次渦的強(qiáng)度成正相關(guān)。
(4)研究流線型箱梁斷面大振幅條件下的流場(chǎng)。斷面單側(cè)流場(chǎng)出現(xiàn)漩渦反向的現(xiàn)象與氣動(dòng)力出現(xiàn)高次諧波分量具備同時(shí)性。
(5)在假設(shè)橋梁顫振是同一頻率簡(jiǎn)諧豎向和簡(jiǎn)諧扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)耦合的基礎(chǔ)之上,將顫振導(dǎo)數(shù)表述為折算頻率和運(yùn)動(dòng)振幅的二維函數(shù)即非線性顫振導(dǎo)數(shù),以振動(dòng)系統(tǒng)的總阻尼再次為零作為振動(dòng)振幅穩(wěn)定的判據(jù),建立了一種非線性顫振分析的基本方法。
4、(6)研究南京四橋斷面的非線性顫振幅值響應(yīng)。即使其顫振臨界風(fēng)速被超過后,顫振響應(yīng)也可能維持在一定的振幅水平上,對(duì)顫振響應(yīng)振幅起決定作用的是顫振導(dǎo)數(shù)A*2構(gòu)成的氣動(dòng)正阻尼和與A*1、H*3有關(guān)的耦合氣動(dòng)負(fù)阻尼。
(7)研究結(jié)構(gòu)阻尼比模型的數(shù)學(xué)形式對(duì)非線性顫振響應(yīng)的影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)阻尼比為常數(shù)型時(shí),結(jié)構(gòu)阻尼無法抑制顫振發(fā)散。當(dāng)結(jié)構(gòu)阻尼比為線性比例型時(shí),阻尼比隨振幅變化的斜率構(gòu)成了抑制顫振響應(yīng)的重要因素。當(dāng)結(jié)構(gòu)阻尼比為漸近型時(shí),其振幅響
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