大跨度斜拉桥非线性振动模型与理论研究进展

斜拉桥的非线性动力学问题一直都是力学、结构和桥梁领域的研究热点.随着新材料(如碳纤维增强聚合物索)和新施工工艺的发展,斜拉桥的跨越能力不断得到提高,从而在桥梁建设中更具有竞争力.然而,斜拉桥跨度的增大和新材料的应用使结构变得更轻和更柔,使结构的非线性振动问题比以往更为突出,可能危及桥梁安全.基于课题组近年来对斜拉桥非线性动力学的研究,围绕大跨度斜拉桥的非线性建模理论及动力学问题,较为详细地评述近十年来国内外的研究进展情况.主要从斜拉索非线性动力学模型、梁的非线性动力学模型、索-梁组合结构的非线性动力学模型、斜拉桥整体非线性动力学模型与理论、以及斜拉桥的非线性振动实验等几个方面对斜拉桥非线性建模方法、力学模型、数学模型、求解方法及相应研究成果进行评述和讨论.研究结果表明,斜拉桥由于多柔性索和大跨度梁的耦合问题,以及环境载荷的复杂性,导致其具有丰富的非线性动力学行为.同时由于高维非线性系统求解方法的欠缺,整体斜拉桥非线性动力学行为又相当复杂,深入研究面临很大困难.最后,基于未来斜拉桥的发展趋势和可能面临的突出问题,对斜拉桥非线性振动问题今后的发展方向进行了探讨和展望.      

Chaotic behavior of a nonlinear oscillator

Behavior of bifurcation and chaos in a forced oscillator(?)containing a square nonlinear term is investigated by using Mel’nikov method and digital computer simulations.     

用改进型广义协调元分析薄板的振动与稳定

本文在文献[1]和[2]的基础上,将改进型三角形广义协调元TGC-9-1应用于薄板振动和稳定分析中。推导出带有一个内部自由度(外部结点有九个自由度)的三角形板单元的协调质量矩阵和几何刚度矩阵。并通过算例表明,改进型广义协调三角形单元(TGC-9-1)具有良好的性态和更好的精度,程序简便。     

双层旋转壳流固耦合振动有限元分析

本文采用旋转壳体元和流体元分析了双层旋转壳体流固耦合振动特性,基于Novozhilov壳体理论、水弹性理论以及Hamilton变分原理推导出耦合系统运动方程,计算结果与实测值比较表明本分析方法有较好的精度。     

汽轮发电机定子结构的动力分析和模型试验研究

本文用有限元方法分析了两种常见汽轮发电机定子结构模型的动力特性,建立了固有特性对集中质量、连接刚度及基础刚度的灵敏度分析方法,对这两种结构模型进行了振动实验研究,实验结果与有限元分析结果吻合较好.从避开共振的角度出发,对两种结构作了评价.本文的研究方法及实验结果对汽轮发电机结构设计、减振、隔振和降噪等方面的工作具有一定的参考价值和实际工程意义.     

沟槽对建筑物减震作用的动光弹研究

本文用动光弹方法实验研究了沟槽对爆炸地震波的衰减作用和对建筑物的保护作用分析表明:在模型实验条件下,当槽深大于20mm时,地震波的大部分能量被槽挡住,地震波对槽后的建筑物影响甚小,当槽深小于15mm时,槽与建筑物之间应力场较强,临界深度在15～20mm左右,这一深度大约是爆生瑞利波波峰深度的3～4倍。槽宽度对地震波衰减作用不大。     

中厚度圆浮板自由振动的一个解析解

本文提出了常水深环境下中厚度圆浮板自由振动的一个解析解.分析中考虑了板横向剪切变形的影响和横截面转动惯性效应,利用空气中中厚度圆板的振型叠加和势流理论,导得了浮板系统频率方程的解析式.由此可看出Y.Tanaka得到的圆形薄浮板的解是本文的特例.最后数值计算还给出了水深和钢缆刚度与频率的关系曲线.并指出了h/a在什么范围可以略去剪切变形和转动惯量的影响.     

随机振动的信息量及最大熵概率估计

本文将信息量等概念及最大熵的概率估计方法引入随机振动信号分析,给出随机振动的信息量及信息熵的概念,讨论了随机振动的信息描述.最后以复合振动信号为例,给出它的最大熵概率密度函数.     

换热器传热管在静水中的挤压膜阻尼研究

本文通过求解三维Navier-Stokes方程,导出计算挤压膜阻尼的公式,对Mulcahy所提出的模型作了改进,并提出了stokes数的间隙修正因子的概念. 改进后的挤压膜阻尼模型计及管子振幅的影响,在管子振幅很小的情况下,它与Mulcahy提出的模型相似,实际上可把Mulcahy提出的模型看成改进后模型的一个特例. 为了验证改进后的模型,对传热管在空气和静水介质中的阻尼进行了实验研究.结果表明理论计算值与实验测量值符合良好.