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[碩士]斜拉橋的索-梁耦合振動非線性分析
內(nèi)容簡介
[碩士]斜拉橋的索-梁耦合振動非線性分析 學(xué)科專業(yè):結(jié)構(gòu)工程 授予學(xué)位: 碩士 學(xué)位授予單位:中南林業(yè)科技大學(xué) 學(xué)位年度:2011 在大跨度斜拉橋結(jié)構(gòu)中,斜拉橋具有大柔度、小質(zhì)量和小阻尼等特點,極易在各種激勵狀態(tài)下發(fā)生非線性振動。研究表明,由于橋面振動而激發(fā)的拉索橫向振動的頻率接近于橋面某一階頻率的一半時,拉索將可能產(chǎn)生自激共振現(xiàn)象。斜拉橋中索和梁的振動表現(xiàn)為較強的禍合性,拉索和橋面的這種禍合振動特性表現(xiàn)為非線性特性?! ? 全文共分為五章,主要內(nèi)容如下: 1、對斜拉橋的索一梁的參數(shù)振動的研究背景、研究現(xiàn)狀以及本文的工作進行總體介紹; 2、從弦的動量方程出發(fā),建立了懸索的三維非線性動力學(xué)方程和基于懸索靜態(tài)撓曲線的懸索平面非線性動力學(xué)方程,并考慮了支座位移影響,建立了基于懸索靜態(tài)撓曲線的具有支座位移的懸索平面非線性動力學(xué)方程。通過伽遼金方法得到了斜拉橋索的各階線性頻率計算公式; 3、通過假設(shè)模態(tài)法建立多個有限廣義坐標動力學(xué)方程,得到梁的質(zhì)量和剛度矩陣為梁的非線性分析提供了必要的基礎(chǔ);建立了索一梁的禍合振動方程,采用林滋泰德一龐加萊攝動法得到馬蒂厄(E. Mathieu)函數(shù)和馬蒂厄特征函數(shù)。通過算例,得到了斜拉橋的索一梁禍合振動穩(wěn)定圖?! ? 4、采用通用軟件Ansys對簡化的斜拉橋模型進行了動力特性分析。利用ANSYS軟件對斜拉橋索、梁和塔進行模態(tài)分析,確定了斜拉橋前20階頻率,得到振動模態(tài)圖,求得了整個系統(tǒng)的動力響應(yīng),以此來評價整個系統(tǒng)的振動特性。這是斜拉索假設(shè)模態(tài)法求解的基礎(chǔ)?! ? 5、對前面章節(jié)進行總結(jié)。 本文研究表明,當(dāng)索的激勵頻率等于2倍梁固有頻率時,系統(tǒng)運動不穩(wěn)定,出現(xiàn)1/2次亞諧波共振;當(dāng)索的激勵頻率等于梁固有頻率時,系統(tǒng)運動不穩(wěn)定,出現(xiàn)主共振現(xiàn)象。索的激勵頻率等于1/2倍梁的固有頻率,系統(tǒng)運動不穩(wěn)定,出現(xiàn)2次超諧波共振。
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