拉索端部彈性約束振動(dòng)控制研究.pdf

1、索由于其高強(qiáng)度，輕質(zhì)量而在結(jié)構(gòu)工程、海洋運(yùn)輸工程、電力傳輸?shù)戎斜粡V泛應(yīng)用，但是由于它柔性大、質(zhì)量小、阻尼小，在外載作用下或支承運(yùn)動(dòng)時(shí)，容易導(dǎo)致大范圍振動(dòng)，加速拉索的疲勞。拉索的主動(dòng)控制需要外界能量的輸入，橫向的被動(dòng)控制影響拉索結(jié)構(gòu)的整體美觀，所以在拉索端部設(shè)置彈性約束進(jìn)行軸向被動(dòng)振動(dòng)控制是一種很好的方法。 本文主要對(duì)拉索—彈性約束系統(tǒng)的振動(dòng)及其控制進(jìn)行了理論和試驗(yàn)分析，主要包括以下工作： 1．綜合考慮抗彎剛度、垂度和幾何

2、非線性的影響，通過D'Alembert原理建立水平拉索非線性自由振動(dòng)方程，針對(duì)是否考慮垂度和幾何非線性，分別建立線性無(wú)垂度理論、線性有垂度理論、非線性無(wú)垂度理論和非線性有垂度理論。 2．用諧波平衡法求得拉索振動(dòng)固有頻率的近似解析解，討論了抗彎剛度、垂度、幾何非線性、及模態(tài)耦合對(duì)拉索振動(dòng)頻率的影響，并給出了抗彎剛度、垂度和幾何非線性對(duì)固有頻率影響的定量判定。 3．考慮垂度和幾何非線性的影響，針對(duì)拉索第一階模態(tài)，建立了拉索—

3、彈性約束系統(tǒng)平面內(nèi)橫向振動(dòng)方程；應(yīng)用龍格—庫(kù)塔法求解方程；經(jīng)過仿真分析，驗(yàn)證了該振動(dòng)控制具有一定的減振效果。 4．以拉索中點(diǎn)處均方根位移為減振目標(biāo)，給出了計(jì)算最優(yōu)阻尼參數(shù)和最小均方根位移的近似解析式，完成了彈性約束減振系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 5．對(duì)模型拉索進(jìn)行試驗(yàn)研究。設(shè)置兩端簡(jiǎn)支的水平拉索，測(cè)量拉索自由振動(dòng)時(shí)程曲線，研究垂度和幾何非線性對(duì)拉索振動(dòng)頻率的影響；通過在索端沿軸向設(shè)置彈簧構(gòu)造彈性支座，研究可動(dòng)支座對(duì)拉索振動(dòng)固有頻率