云杉風(fēng)倒動力學(xué)問題的研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：V412.41國際圖書分類號：533工學(xué)碩士學(xué)位論文云杉風(fēng)倒動力學(xué)問題的研究碩士研究生：賴秋明導(dǎo)師：張少實教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：固體力學(xué)所在單位：航天科學(xué)與力學(xué)系答辯日期：2008年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要摘要風(fēng)倒是林隙的主要成因，是森林生態(tài)的一個擾動因子。對于林木生產(chǎn)，它又是一種常見自然災(zāi)害。因而，研究風(fēng)倒機理具有重要意義。目前，我國在此領(lǐng)域的研究還處于起步階段。

2、本項研究將力學(xué)原理與生物體的生物性能結(jié)合起來，揭示風(fēng)倒的力學(xué)機理并提出風(fēng)倒研究的分析原理與方法。本文主要進(jìn)行的是風(fēng)倒動力學(xué)問題的研究。本文以云杉為研究對象?；谝恍├硐牖募僭O(shè)，得到了簡化的云杉動力學(xué)模型，把云杉簡化成了一端固定，一端與質(zhì)點連接的變截面彈性桿。首先基于有限元法理論，用Ansys有限元法建模分析，采用solid45單元計算在不同情況下模型的各階固有頻率和模態(tài)分布。取各種情況下前50階固有頻率，從中選出10階有效橫向振動固有

3、頻率，列表分析，得到橫截面變化參數(shù)和樹冠質(zhì)量變化對模型系統(tǒng)自由振動固有頻率及模態(tài)的影響。然后，基于經(jīng)典梁的振動理論，給出模型橫向振動的微分方程以及模型邊界條件組成的一個定解方程，通過推導(dǎo)演算得到當(dāng)直徑呈拋物線型變化時云杉模型各階固有頻率和對應(yīng)振型函數(shù)的解法。求出系統(tǒng)的前三階自由振動固有頻率。然后對比有限元法得到的結(jié)果，校正有限元法分析動力學(xué)問題的正確性。通過以上結(jié)論可知，通過有限元法分析動力學(xué)問題是可靠，快捷的。最后分析了在風(fēng)載荷作用下

4、系統(tǒng)振動響應(yīng)?；谇懊娴玫降哪Ｐ妥杂烧駝游⒎址匠蹋治鲆郧岸A自由振動為主要振動構(gòu)成部分的系統(tǒng)，加入風(fēng)載的激勵，得到了在風(fēng)載荷作用下系統(tǒng)的受迫振動響應(yīng)，結(jié)果證明在外界作用載荷頻率接近系統(tǒng)前二階固有頻率時系統(tǒng)響應(yīng)振幅最大，這個時候系統(tǒng)處于共振狀態(tài)，較小的風(fēng)載也可能導(dǎo)致云杉風(fēng)倒。此處由于風(fēng)載荷難以達(dá)到樹木高階振動的頻率，因此不考慮樹木在風(fēng)載作用下的高階振動。本文基于經(jīng)典梁振動理論和Ansys有限元法對云杉風(fēng)倒動力學(xué)問題進(jìn)行研究，得到了云杉模