覆冰懸索結構復雜非線性振動的研究.pdf

1、懸索結構在實際工程中被廣泛采用,對其在各種復雜環(huán)境工作狀態(tài)下的非線性振動問題的研究非常重要,如覆冰懸索結構的馳振。由于結構的不規(guī)則性,導致作用于索面的升力和阻力交替變化而引起的大幅振動,稱為橫向馳振。只有當結構截面不是標準的圓形截面時才會發(fā)生橫向馳振。馳振特點是,振動能量大、幅度大,因此危害性很大,馳振現象普遍存在于自然界和工程領域,涉及的大都是重要的科學技術問題,馳振往往帶來許多危害,透徹解決這類問題的難度很大,人們在其抑制和控制方面

2、也在一直探索。
　　 高壓輸電線路是典型的懸索結構,輸電線在惡劣的氣象條件下會產生覆冰,覆冰導線在水平陣風作用下可產生強烈的上下抖動,從而產生一定的空氣動力,由此誘發(fā)導線產生一種低頻率(約0.1-3Hz)大振幅(可達10m以上)的振動,是一種動力失穩(wěn)現象,如果產生動力失穩(wěn)則會造成非常大的經濟損失,因此,覆冰懸索結構振動特性的研究倍受相關領域科研工作者的關注,對覆冰懸索結構進行非線性動力學特性的研究能夠為懸索結構的設計和控制提供重

3、要的理論指導依據。
　　 本文利用理論解析方法和數值模擬方法研究覆冰懸索結構振動的復雜非線性動力學特性,論文主要研究內容包括以下幾個部分。
　　 (1)理論建模:考慮水平橫向風和水平支座位移作用引起的側向荷載,分別建立了二自由度覆冰懸索結構與考慮扭轉振動的三自由度覆冰懸索結構的力學模型,利用Hamilton原理建立了二自由度和三自由度覆冰懸索結構的動力學方程,并且對上述方程進行無量綱分析。
　　 (2)攝動分析:

4、首先利用Galerkin方法將覆冰懸索偏微分運動方程離散為非自治常微分方程,然后運用多尺度方法對其進行攝動分析,得到系統(tǒng)在面內基本參數共振-主共振,面外主參數共振-主共振,2:1內共振情況下的平均方程。
　　 (3)數值模擬:基于平均方程,應用Matlab軟件通過數值方法模擬得到系統(tǒng)相圖、波形圖、功率譜,分析控制參數對覆冰懸索結構振動響應的影響,結果表明隨著控制參數的變化,系統(tǒng)存在周期、倍周期、概周期和混沌運動,并且隨著控制參數