覆冰懸索結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、懸索結(jié)構(gòu)由于受力分析簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便,使用可靠,因而在土建、橋梁以及電力電訊等工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,隨著懸索跨度的增大,懸索的振動(dòng)愈加顯著,并且在一定的氣象條件下,懸索可能覆冰,其橫截面變?yōu)榉菆A形,受穩(wěn)態(tài)側(cè)向風(fēng)作用可產(chǎn)生氣動(dòng)力,從而引起大幅低頻振動(dòng),造成對(duì)國(guó)家財(cái)產(chǎn)、人民生命安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重大損失。非線性因素對(duì)覆冰懸索結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性有非常重要的影響,對(duì)覆冰懸索結(jié)構(gòu)的進(jìn)行非線性動(dòng)力學(xué)特性的研究能夠?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和控制提供重要的理論指導(dǎo)

2、依據(jù)。 本文用理論解析方法和數(shù)值方法研究了覆冰懸索結(jié)構(gòu)的非線性非平面運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)特性,論文主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)部分。 (1)考慮風(fēng)力和支座運(yùn)動(dòng)的共同作用,建立二自由度覆冰懸索模型和考慮扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的三自由度覆冰懸索模型,分別利用Hamilton原理建立了動(dòng)力學(xué)方程,并且經(jīng)過無量綱分析得到覆冰懸索結(jié)構(gòu)的無量綱運(yùn)動(dòng)方程。 (2)利用Galerkin方法將建立的偏微分方程離散為常微分方程,并用多尺度方法分別對(duì)所得到

3、的常微分方法進(jìn)行了攝動(dòng)分析,得到系統(tǒng)在面內(nèi)基本參數(shù)共振-主共振,面外主參數(shù)共振-主共振,2:1內(nèi)共振情況下的平均方程?；谄骄匠?應(yīng)用Matlab軟件通過數(shù)值方法分析了控制參數(shù)對(duì)覆冰懸索結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的影響。通過對(duì)比二自由度系統(tǒng)和三自由度系統(tǒng)的數(shù)值結(jié)果,發(fā)現(xiàn)在同樣的系統(tǒng)參數(shù)條件下,二自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)為周期運(yùn)動(dòng),而考慮扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的三自由度的運(yùn)動(dòng)則會(huì)出現(xiàn)多倍周期運(yùn)動(dòng)、概周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng),此結(jié)果說明扭轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)于覆冰懸索的振動(dòng)不可忽視。