高阶扭转模态耦合下覆冰导线的稳定性和影响因素分析

作     者：霍冰 刘习军 张锐 HUO Bing;LIU Xi-jun;ZHANG Rui

作者机构：天津科技大学机械工程学院天津300222 天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室天津300222 天津大学机械工程学院天津300072 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2020年第37卷第2期

页      面：241-249页

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51808389) 天津市自然科学基金项目(18JCQNJC08000) 

主　　题：覆冰导线 舞动 扭转振动 模态耦合 Hopf分岔 

摘      要：利用Galerkin法建立面内前四阶和扭转前四阶模态耦合的覆冰导线动力学模型。借助分岔理论分析各阶模态的失稳临界条件,研究导线系统在不同风速、扭转阻尼比、档距及初始拉力下各阶模态的失稳规律,并利用数值模拟对理论分析结果进行验证。研究结果表明:考虑了扭转前四阶模态的导线模型,其面内前四阶模态特征值实部随风速变化的响应曲线先后经历2次Hopf分岔,呈限幅振动;扭转阻尼比的增大扩大了面内模态的失稳风速区域;随着档距增大,面内模态的2个Hopf分岔点和扭转模态的一个Hopf分岔点分别左移,表明大档距时,扭转模态逐渐代替面内模态的舞动;初始拉力对面内模态的失稳区域影响显著,而对扭转模态的影响很小。以上结论可为工程中导线的优化设计提供理论依据。