索結(jié)構(gòu)氣動(dòng)載荷分析及風(fēng)振研究.pdf

1、索結(jié)構(gòu)在許多民用工程上扮演著十分重要的角色，例如輸電線路、拉線塔、斜拉橋、懸索橋以及其他的空間結(jié)構(gòu)。由于他們具有重量輕、高彈性、低阻尼等特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)中的索在動(dòng)載荷作用下極易發(fā)生振動(dòng)，動(dòng)力學(xué)問(wèn)題會(huì)影響人們的舒適性，甚至是結(jié)構(gòu)的安全性。對(duì)于暴露在自然環(huán)境的承載索而言，氣動(dòng)載荷要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)結(jié)構(gòu)重量成為控制載荷，尤其是在風(fēng)雨共同作用時(shí)，即使在一般風(fēng)速條件下，索結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的大幅振動(dòng)。索結(jié)構(gòu)風(fēng)雨振及其控制理論體系尚不完善，有待進(jìn)一步深入研究。

2、 本文主要研究?jī)煞矫鎲?wèn)題：?jiǎn)巫杂啥人鹘Y(jié)構(gòu)的馳振問(wèn)題；兩自由度斜拉索的風(fēng)雨激振問(wèn)題。 本文首先利用計(jì)算流體力學(xué)有限元軟件對(duì)單自由度索的馳振問(wèn)題進(jìn)行研究。首先利用Gambit軟件采用不可壓縮流建立半圓柱形索結(jié)構(gòu)的仿真模型，根據(jù)流場(chǎng)特點(diǎn)詳細(xì)劃分網(wǎng)格。利用Fluent軟件設(shè)置邊界壓強(qiáng)、流體屬性等參數(shù)，得了索結(jié)構(gòu)周?chē)鲌?chǎng)壓力分布曲線以及不同攻角的阻力系數(shù)和升力系數(shù)，利用多項(xiàng)式擬合得到阻力系數(shù)和升力系數(shù)與風(fēng)攻角關(guān)系的表達(dá)式。在數(shù)值計(jì)算方

3、面，建立了半圓柱形索結(jié)構(gòu)的單自由度的運(yùn)動(dòng)微分方程，利用符號(hào)運(yùn)算軟件Mathematica對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值求解，得到了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)相圖，結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)收斂于穩(wěn)定的極限環(huán)；在解析求解方面，利用平均法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，得到了系統(tǒng)得一階近似解，所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)情況和數(shù)值解一致。同時(shí)利用數(shù)值法分析了結(jié)構(gòu)阻尼、風(fēng)速等因素對(duì)索振動(dòng)響應(yīng)的影響。 研究了帶有運(yùn)動(dòng)上水線的兩自由度斜拉索的風(fēng)雨激振問(wèn)題。考慮水線振蕩、來(lái)流偏航角等因素對(duì)系統(tǒng)的影響，建立了系