橋梁風(fēng)致振動(dòng)中的混沌現(xiàn)象.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，橋梁工程也向著跨徑更大，質(zhì)量更輕，剛度更小，頻率更低的方向發(fā)展。同時(shí)，風(fēng)荷載已成為斜拉橋和懸索橋設(shè)計(jì)的主要控制荷載。風(fēng)致振動(dòng)主要分為顫振、馳振、渦振和抖振。其中，顫振與馳振均屬于發(fā)散性振動(dòng)，破壞性極大。渦振和抖振也嚴(yán)重威脅橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和適用性。每種振動(dòng)均是流固耦合造成的，機(jī)理都十分復(fù)雜，不能夠單純地用線性理論解釋清楚。因此，嘗試用非線性理論解釋風(fēng)致振動(dòng)現(xiàn)象是具有重要意義的。混沌理論是非線性理論中最重要的

2、理論之一，并且被廣泛運(yùn)用到工程實(shí)際的研究當(dāng)中。因此，本文根據(jù)混沌理論，研究了風(fēng)致振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型和風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果。主要工作如下。
　　首先，本文建立橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，得到一個(gè)四維非線性動(dòng)力系統(tǒng)，分析無(wú)量綱風(fēng)速變化引起的系統(tǒng)極限穩(wěn)定環(huán)的改變，揭示了該系統(tǒng)倍周期分叉通往混沌的具體途徑。此外，還研究了該動(dòng)力系統(tǒng)的蝴蝶效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)微小的初始條件的差異通過(guò)該系統(tǒng)的迭代，最終輸出完全不一樣的結(jié)果。
　　其次，本文分別介紹了閉口和開(kāi)口

3、兩種典型斷面的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)論?；诨煦缋碚?，編寫(xiě)了李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算的MATLAB程序，計(jì)算出不同斷面主梁節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)加速度時(shí)程的李雅普諾夫指數(shù)，并給出了李雅普諾夫指數(shù)隨風(fēng)速的變化關(guān)系。研究表明，橋梁發(fā)生渦振和顫振時(shí)，加速度時(shí)程的李雅普諾夫指數(shù)均為正數(shù)，即說(shuō)明渦振和顫振均屬于混沌現(xiàn)象。另外，李雅普諾夫指數(shù)與結(jié)構(gòu)阻尼比有很大的相關(guān)性。
　　最后，本文研究了結(jié)構(gòu)阻尼比、質(zhì)量、風(fēng)速和風(fēng)攻角等因素對(duì)于李雅普諾夫指數(shù)的影響。對(duì)比分析了不同