大跨度橋梁斷面非線性自激氣動力與非線性氣動穩(wěn)定性研究.pdf

1、本論文回顧了大跨度橋梁抗風研究的發(fā)展，總結(jié)了線性與非線性自激氣動力的研究現(xiàn)狀。基于平衡位置的Taylor展開，建立了簡諧運動下非線性自激力氣動力的數(shù)學模型。采用特殊風洞試驗技術(shù)，獲得了大振幅條件下薄翼和流線型箱梁斷面的非線性自激氣動力。探討了典型狀態(tài)下自激氣動力的非線性特性和氣動遲滯效應(yīng)，提出了非線性氣動參數(shù)的識別方法。利用非線性自激氣動力開展了橋梁斷面在特定條件下的非線性顫振分析。本文的主要研究內(nèi)容有：
　　1.回顧了大跨度橋梁

2、抗風研究的發(fā)展，總結(jié)了線性與非線性氣動力的研究現(xiàn)狀。
　　2.基于平衡位置的Taylor展開，推導了單自由度運動和彎扭耦合運動條件下非線性自激氣動力的復(fù)數(shù)和實數(shù)表達式，建立了由多個諧波分量所組成的非線性自激氣動力模型。
　　3.采用特殊風洞試驗技術(shù)，開展了大振幅條件下薄翼和流線型箱梁斷面的自激力測試，發(fā)現(xiàn)了自激力頻譜中存在顯著的高次諧波分量，驗證了非線性自激力是由多個諧波分量所組成的理論結(jié)果。發(fā)現(xiàn)了自激氣動力中非線性分量的幅

3、值隨斷面運動振幅的增大而增大，隨折算風速的增大而減小的一般性規(guī)律。
　　4.研究了流線型箱梁斷面非線性自激氣動力的遲滯效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)箱梁的氣動力矩遲滯曲線在一定條件下也能轉(zhuǎn)變?yōu)槊娣e相當?shù)摹?字環(huán)”，該現(xiàn)象表明氣動力矩在一個周期內(nèi)既做了正功，也做了負功。探討了大跨度橋梁在大振幅條件下可能出現(xiàn)的運行形式。
　　5.提出了非線性氣動參數(shù)的識別方法。該方法采用直接提取的諧波參數(shù)為初始值，結(jié)合非線性最小二乘迭代算法實現(xiàn)。研究了不同形式的噪

4、聲對參數(shù)識別精度的影響，并指出致使信號發(fā)生偏移的噪聲對識別結(jié)果有較大影響，將直接導致結(jié)果失真或不可用。
　　6.利用非線性自激氣動力和四階龍格.庫塔算法，進行了特定條件下箱梁斷面的非線性氣動穩(wěn)定分析，發(fā)現(xiàn)大跨度橋梁在“顫振后”狀態(tài)，可能存在收斂、發(fā)散和等幅振動三種運動形式。探討了非線性氣動微分方程中參數(shù)的變化對運動形式以及氣動穩(wěn)定性的可能影響；簡要探討了紊流風對氣動穩(wěn)定性的影響；結(jié)合氣動力的非線性特性，解釋了大跨度橋梁的“硬顫振”