基于虚拟激励法的大跨桥梁抖振内力分析

桥梁抖振内力分析是大跨桥梁抗风设计中的一项重要课题。目前,通常采用等效静风荷载的方法来计算桥梁抖振内力。本文将虚拟激励法应用到桥梁抖振内力分析中来,考虑多模态耦合效应,建立了直接应用随机振动方法计算桥梁抖振内力的快速算法。最后,以主跨为628m的某大跨斜拉桥为例进行了多模态耦合抖振内力分析,结果表明：高阶模态的参与将使主梁抖振内力增大,主梁抖振内力的峰因子介于3．4至4．0之间。     

大跨悬索桥三维非平稳耦合抖振分析

基于Priestley(1967)演变功率谱模型,并采用Lin和Yang(1983)的建议,建立了脉动风速的非平稳功率谱模型。依据此模型,采用三维有限元法,建立了大跨桥梁非平稳耦合抖振运动方程。然后,将虚拟激励法和精细时程积分法相结合,建立了求解桥梁三维非平稳耦合抖振运动方程的快速算法。以某大跨悬索桥为例,分析了该桥的非平稳耦合抖振响应,并与平稳耦合抖振响应进行了比较。计算结果表明：随着脉动风速平稳部分持时的增大,非平稳抖振分析结果逐渐收敛于平稳抖振分析结果;但若脉动风速的平稳部分持时较短,非平稳抖振分析结果将低于平稳抖振分析结果。     

基于首超破坏机制的大跨斜拉桥抖振动力可靠性分析

分别采用泊松分布和马尔可夫过程，给出了在一次强风作用下以及在设计基准期内桥梁结构某一特定截面或节点的抖振动力可靠性分析方法。然后，考虑斜拉桥的结构特点及其承受风荷栽的具体情况，确定了以斜拉桥的主梁系统为研究对象的结构体系抖振动力可靠性分析模型。在此基础上，采用串联失效模式，建立了斜拉桥主梁系统抖振动力可靠性分析过程。本文采用有限元法分析结构的空气静力响应。为了快速、准确地计算结构的抖振响应，考虑气弹力与抖振力的联合作用以及多模态耦合效应，采用有限元法和虚拟激励法相结合分析结构的抖振响应。最后，以某大跨斜拉桥为工程背景，对其主梁系统进行了基于刚度要求的抖振动力可靠性分析。     

安装固定气动翼板的大跨桥梁抖振分析

建立了安装固定气动翼板的大跨桥梁多模态耦合抖振分析框架,推演了作用在整个桥梁-气动翼板系统上的抖振力和自激力的显式表达式,考虑了多模态耦合效应．基于有限元法,作用在主梁-气动翼板系统上的抖振力转化为节点力,进一步得到作用在整个桥梁上的抖振力并导出了其功率谱密度矩阵;作用在主梁．气动翼板系统上的气弹自激力转化为节点力,并将其表达为气弹刚度矩阵和气弹阻尼矩阵．通过组集得到系统的运动方程,然后运用虚拟激励法在频域计算系统的抖振响应．以某大跨斜拉桥为例进行研究,结果表明：在主梁下方安装-对固定气动翼板后,主梁的扭转角位移、角加速度以及侧向加速度响应能够得到有效控制。     

基于虚拟激励法的空间网格结构风致抖振响应分析

基于虚拟激励法理论,推导了空间网格结构的抖振响应计算公式,公式中自动包含了激励之间的非完全相关性、振型之间耦合项的贡献。根据虚拟激励法直接求解出位移均方根的特点,推导了适用于多振型参振的脉动风等效静力荷载及相应的荷载风振系数计算公式。在此基础上,利用Matlab编制了相应的计算程序,并进行了算例验证与分析。算例分析验证了本文理论及程序的正确性,也表明本文方法具有很高的计算效率。本文工作为进一步系统研究大跨网格结构的风振随机响应打下了良好的基础。     

飞机抖振问题研究进展

介绍了目前国内外对于飞机抖振问题研究的进展.主要介绍了目前国外对于飞机跨音速激波-附面层相互作用诱导的机翼抖振、低速大攻角下分离流诱导的机翼抖振、垂尾抖振的试验和理论研究方法、研究成果以及发展趋势.另外,也简单介绍了垂尾抖振减缓的几种方法,并对这些方法作了评述.     

桥梁多模态耦合抖振控制方法研究

目前已证实调谐质量阻尼器(TM D)可以有效控制桥梁抖振响应,并已在工程中得到应用。然而,传统桥梁抖振被动控制理论是基于单模态叠加SRSS法,无法考虑多模态参与作用和模态间气动耦合效应,本文基于Scan lan多模态耦合抖振理论和多重调谐质量阻尼器(M TM D)被动控制理论,提出一种桥梁多模态耦合抖振M TM D控制方法,该方法可以考虑多模态参与作用、模态间气动耦合效应和单模态中各模态位移分量的气动耦合,且对各TM D在主梁上的安装位置没有任何限制。本文最后采用时域仿真方法对该方法进行了验证,两者计算结果吻合良好,表明本文所提出的方法的正确性。     

雷诺数效应对翼型抖振特性的影响

飞行器抖振是一种非线性气动弹性问题,当飞行器进入抖振阶段时,将会对飞行器的性能产生严重影响。而在跨声速条件下,激波附面层相互作用会诱导机翼抖振。本文开展了跨声速条件下翼型抖振特性雷诺数效应的实验研究,揭示了翼型跨声速抖振起始迎角、激波运动前缘边界、频谱特性、抖振频率与雷诺数变化的基本规律。结论如下:雷诺数变化会导致抖振起始边界的改变,对抖振起始迎角下的功率谱密度峰值有明显影响;随着雷诺数的增大,激波运动的前缘后移。雷诺数变化对抖振频率有明显影响,随着马赫数增大,雷诺数效应增强。     

不确定动力系统平稳随机响应分析

由于设计、建造以及测量等诸多不确定因素的影响,通常的有限元力学分析模型只是原型结构的一种均值近似,采用随机结构模型是更为合理的.本文应用随机矩阵模拟不确定线性动力系统有限元模型中质量阵、阻尼阵和刚度阵的随机不确定性,并进一步建立此类非参数概率系统在平稳随机外载作用下动力响应的虚拟激励高效求解算法.数值结果表明,均值有限元模型和随机矩阵模型的动力响应具有很大的差异.对于精细制造,模型的随机性是不能忽略的,本文提出的算法为此类问题求解提供了一条有效途径.     

跨音速后掠翼抖振边界计算

本文提出一种确定跨音速后掠翼抖振边界的数值计算方法,现有的确定跨音速翼型抖振边界的F.Thomas 准则被推广到包括具有大后掠角的后掠翼,计算是对侧滑翼进行,其中用积分法对三维可压缩湍流边界层的计算是根据本文作者听发展的方法,对于跨音速压强分布是利用A.Eberle的解全速位方程的有限元素法给出,按本文方法计算出F-86A 飞机的抖振边界与相同雷诺数下飞行试验所得结果符合得很好。     

大跨度悬索桥在静风荷载下的动力持性研究

大跨度桥梁的动力特性是研究桥梁振动的基础,随着跨度的增加,桥梁更加轻型化和柔性化,其几何变形与内力状态地随着风速的改变而变化,从而影响到结构的动力特性,本文介绍了风速变化时大跨径悬索桥动力特性的计算方法,并以广东虎门大桥为例,分析了大跨度悬索桥动力特性随风速度化的规律。     

架设阶段悬索桥静力问题的随机有限元分析

架设阶段的悬索桥不仅具有显著的几何非线性行为,而且存在材料特性的变异。本文建立了以增量形式表达的非线性摄动法随机有限元列式,并编制了悬索桥静力分析程序ＳＮＡＰ。针对一座国内在建的悬索桥,计算了该桥在某一施工阶段考虑缆索弹性模量随机性时主梁跨中点位移的变化。结果表明,材料随机性的影响十分明显。     

悬索桥颤振稳定性分析的精细时程积分法

研究精细时程积分法在悬索桥颤振稳定性分析中的应用,首先,将 气流整个作为一个系统,组集系统关于模态广义坐标的状态空间方程,然后,应用精细时程积分法计算状态的向量的时程响应,根据状态向量时程响应的对数衰减率判断系统的颤振稳定性,最后,以英国塞文悬索桥为数值算例,验证了本文方法的正确性。     

Buckling and post-buckling of annular plates under non-axisymmetric plane edge forces

On the basis of both the general theory [1,2] and the finite element method [4] of perforated thin plates with large deflection,the buckling and post-buckling of annular plates under non-axisymmetric plane edge forces are studied.The Project supported by the State Education Commission of the People's Republic of China     

悬索桥刚度、阻尼和风载参数对风致涡激振动的影响

悬索桥较低刚度使得其风致涡激振动较容易被激发,并产生复杂的异常运动.使用悬索桥竖向弯曲运动偏微分方程,定性的探究了悬索桥结构刚度、阻尼和风载参数对涡激振动影响.首先,使用伽辽金法把非线性偏微分方程在前两阶竖向正对称弯曲模态截断,得到两个二阶非线性常微分方程.之后,使用多尺度法对该常微分方程组进行摄动求解,得到悬索桥在前两阶竖向正对称弯曲模态主共振时的近似解析解.最后,通过近似解析解分析了虎门大桥风致涡激振动的特点.研究结果显示:悬索桥数学模型中的三次非线性项对结构的非线性振动行为有显著影响;当风的涡激频率小于悬索桥固有频率时,伴随风载的变化,振动幅值将产生跳跃现象;结构阻尼和刚度对悬索桥的涡激振动均有明显影响,伴随阻尼和刚度的增加振动的幅值显著减小.     

大跨径斜拉—悬索协作体系桥动力分析

斜拉-悬索协作体系桥作为一种新的超大跨径桥型，综合了悬索桥和斜拉桥的特点，国内外对这种桥型的研究尚少。本文根据空间有限元计算模型，对伶仃东航道斜拉-悬索协作体系桥设计方案进行了模态分析，分析了斜拉-悬吊协作体系桥的固有特性，讨论了不同主梁纵向约束方式和辅助墩的设置情况的影响，为此类桥型结构的动力性能分析提供了有价值的参考。     

悬索桥空间缆索实用找形方法

针对现存分段悬链线法和有限元法在悬索桥空间缆索找形方面存在对初值敏感和容易发散等问题,本文提出了一种实用方法.基于空间缆索纯索体系的有限元模型,以缆索节点坐标和单元内力为未知参数,通过小弹性模量法确定迭代初值,采用内循环参数更新外循环坐标修正的嵌套循环迭代计算空间缆索线形.三个算例分析结果表明,本文方法计算精度与分段悬链线法一致,且具有迭代次数更少、收敛性更好和计算效率更高的优点,适用于纵桥向斜吊杆空间缆索的线形计算.     

悬索桥结构分析中的索-鞍座单元

为在悬索桥结构的有限元分析中真实、简洁、高效地模拟索鞍,本文建立了一类新的单元。新单元包括索段的一端固定在与其接触部分为单一半径圆弧的索鞍上,另一端分别位于索鞍两侧的两节点“左索-鞍座单元”和“右索-鞍座单元”,以及索段两端点分别位于索鞍两侧,中间一点固定于鞍座上的三节点“索-鞍座单元”,后者的鞍槽可为两不同半径圆弧的组合。根据要求的成桥状态几何参数确定结构的无应力状态时,可利用前二者进行悬索桥的单跨分析。新单元通过自动调整索与鞍座的脱离点而处于平衡状态,从而简化了计算。单元算法的推导基于有限元分析的基本原理和弹性悬链线的精确解,并利用了处于平衡状态时索与鞍座之间的内力关系。新单元可象常规单元一样直接用于成桥状态或施工过程中悬索桥结构的有限元分析。设计的算例验证了新单元的正确性,并举例说明了新单元在悬索桥结构分析中的应用。