碳素纖維復(fù)合材料(CFRP)斜拉索非線性振動(dòng)特性和參數(shù)激勵(lì)研究.pdf

1、本文的研究工作由國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“薄壁結(jié)構(gòu)－聲耦合問題的中頻計(jì)算方法研究”（項(xiàng)目編號(hào):10872075）資助。本文對(duì)各向異性碳素纖維CFRP斜拉索的優(yōu)缺點(diǎn)和材料的基本力學(xué)特性進(jìn)行了研究，對(duì)國內(nèi)外關(guān)于CFRP斜拉索、參數(shù)激勵(lì)下鋼質(zhì)斜拉索大幅空間運(yùn)動(dòng)的機(jī)理、CFRP斜拉索大幅振動(dòng)機(jī)理研究和考慮阻尼的CFRP索運(yùn)動(dòng)的研究進(jìn)展和不足之處進(jìn)行了介紹。斜拉索作為超大跨度橋梁的關(guān)鍵構(gòu)件，結(jié)合CFRP材料性質(zhì)，采用各向異性的材料本構(gòu)關(guān)系，考慮了彎曲

2、剛度、剪切剛度和扭轉(zhuǎn)等因素影響，推導(dǎo)出了對(duì)CFRP材料斜拉索分析有針對(duì)性，而且計(jì)算精度較高的梁模型方程，以便于更好的分析CFRP斜拉索大幅振動(dòng)機(jī)理，以及在外部激勵(lì)荷載作用下非線性動(dòng)力學(xué)特性。
　　提出了各向同性材料斜拉索精度較高梁模型的非線性動(dòng)力學(xué)方程?？紤]剪切剛度、彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)等因素，為解決對(duì)大截面各向同性材料斜拉索在大幅度運(yùn)動(dòng)和外部激勵(lì)條件下分析斜拉索內(nèi)在力學(xué)特性提供可靠實(shí)用的計(jì)算方法。為了計(jì)算方便，本文對(duì)斜拉索梁模型方程進(jìn)

3、行了簡化，滿足在一定條件下斜拉索計(jì)算分析精度要求，為今后工程技術(shù)和研究人員進(jìn)行工程實(shí)際運(yùn)用提供了新的平臺(tái)。
　　討論了阻尼對(duì)CFRP斜拉索的振動(dòng)的影響。考慮了氣動(dòng)力阻尼和粘性阻尼器對(duì)各向異性材料CFRP斜拉索和鋼制斜拉索的振動(dòng)影響。
　　對(duì)斜拉索進(jìn)行了模態(tài)分析。采用各向同性材料斜拉索梁模型和各向異性材料斜拉索梁模型與通常的索模型的模態(tài)進(jìn)行了對(duì)比分析，得出了采用梁模型與索模型的計(jì)算精度與適用條件。便于在工程實(shí)際中更好的利用梁模

4、型與索模型對(duì)斜拉索進(jìn)行工程分析。
　　討論了CFRP斜拉索在參數(shù)激勵(lì)下進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析。采用各向同性材料斜拉索梁模型和各向異性材料斜拉索梁模型結(jié)合非線性動(dòng)力學(xué)分析方法，采用相應(yīng)的邊界條件、多尺度法和運(yùn)用離散方法對(duì)非線性動(dòng)力學(xué)模型得出了CFRP斜拉索頻率—響應(yīng)和力—響應(yīng)等諸多力學(xué)現(xiàn)象。為使用CFRP材料斜拉索工程運(yùn)用提供了理論根據(jù)。
　　本文揭示高模量CFRP斜拉索大幅度空間運(yùn)動(dòng)豐富的動(dòng)力學(xué)行為，結(jié)合各向彈性理論進(jìn)行建模與分析