覆冰懸索結構的非線性動力學分析.pdf

1、懸索結構由于受力分析簡單、設計簡便,使用可靠,因而在土建、橋梁以及電力電訊等工程領域得到廣泛應用。但是,隨著懸索跨度的增大,懸索的振動愈加顯著,并且在一定的氣象條件下,懸索可能覆冰,其橫截面變?yōu)榉菆A形,受穩(wěn)態(tài)側(cè)向風作用可產(chǎn)生氣動力,從而引起大幅低頻振動,造成對國家財產(chǎn)、人民生命安全和國民經(jīng)濟的重大損失。非線性因素對覆冰懸索結構的動力學特性有非常重要的影響,對覆冰懸索結構的進行非線性動力學特性的研究能夠為結構的設計和控制提供重要的理論指導

2、依據(jù)。 本文用理論解析方法和數(shù)值方法研究了覆冰懸索結構的非線性非平面運動的復雜動力學特性,論文主要研究內(nèi)容包括以下幾個部分。 (1)考慮風力和支座運動的共同作用,建立二自由度覆冰懸索模型和考慮扭轉(zhuǎn)振動的三自由度覆冰懸索模型,分別利用Hamilton原理建立了動力學方程,并且經(jīng)過無量綱分析得到覆冰懸索結構的無量綱運動方程。 (2)利用Galerkin方法將建立的偏微分方程離散為常微分方程,并用多尺度方法分別對所得到

3、的常微分方法進行了攝動分析,得到系統(tǒng)在面內(nèi)基本參數(shù)共振-主共振,面外主參數(shù)共振-主共振,2:1內(nèi)共振情況下的平均方程?；谄骄匠?應用Matlab軟件通過數(shù)值方法分析了控制參數(shù)對覆冰懸索結構振動響應的影響。通過對比二自由度系統(tǒng)和三自由度系統(tǒng)的數(shù)值結果,發(fā)現(xiàn)在同樣的系統(tǒng)參數(shù)條件下,二自由度系統(tǒng)的運動為周期運動,而考慮扭轉(zhuǎn)振動的三自由度的運動則會出現(xiàn)多倍周期運動、概周期運動和混沌運動,此結果說明扭轉(zhuǎn)振動對于覆冰懸索的振動不可忽視。