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桥梁气动自激力时域表达式的瞬态与极限特性

工程力学 2011年第2期28卷 75-85页

作者：张志田陈政清李春光湖南大学风工程试验研究中心长沙410082

该文详细介绍了有理函数与阶跃函数在桥梁气动自激力时域模拟中的应用。分别对两种表达式的极限特性与瞬态特性进行了分析。理论分析与数值结果表明:阶跃函数的极限特性独立于识别参数而与桥梁断面的准定常风荷载特性相一致,经参数识别... 详细信息

该文详细介绍了有理函数与阶跃函数在桥梁气动自激力时域模拟中的应用。分别对两种表达式的极限特性与瞬态特性进行了分析。理论分析与数值结果表明:阶跃函数的极限特性独立于识别参数而与桥梁断面的准定常风荷载特性相一致,经参数识别后的阶跃函数自激力表达式是准定常风荷载模型与基于颤振导数表达的自激力模型两者的统一。因此,阶跃函数自激力模型可应用到响应均值非零的结构风振响应分析中。相比之下,有理函数模型的极限特性依赖于所识别的参数,与准定常风荷载特性并不存在统一的关系,因而通常情况下其应用范围限定在均值为零的桥梁风振响应分析中,该文通过分析讨论指出,可通过强制有理函数表达式中若干参数值的方法克服这一缺陷。无论是阶跃函数还是有理函数模型,由于其参数识别是按照自激力平稳谱特性等效的原则完成,因而其识别参数所决定的瞬态特性仅仅是一种数值结果,并不代表实际桥梁断面的瞬态气动力特性。由此可能会产生高瞬态值与十分耗时的衰减过程,这种不良瞬态特性会引起结构风振时域分析中长时间范围的自激力模拟失真。该文通过限定时域自激力表达式中记忆项参数的识别数值范围,有效地解决了这一问题。

关键词：桥梁自激力时域有理函数阶跃函数瞬态特性极限特性

桥梁气动自激力阶跃函数及时域颤振的数值算法

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土木工程学报 2011年第2期44卷 99-107页

作者：张志田胡海波陈政清湖南大学湖南长沙410082

从航空学中机翼断面的阶跃升力函数着手,阐述其用于桥梁断面气动力表达的演变过程及存在的问题,选取适合桥梁断面气动力时域表达的升力以及升力矩阶跃函数形式并讨论其合理性。以正确模拟基于试验的桥梁断面自激力线性表达式为目标,提... 详细信息

从航空学中机翼断面的阶跃升力函数着手,阐述其用于桥梁断面气动力表达的演变过程及存在的问题,选取适合桥梁断面气动力时域表达的升力以及升力矩阶跃函数形式并讨论其合理性。以正确模拟基于试验的桥梁断面自激力线性表达式为目标,提出阶跃函数各控制参数非线性拟合的线性搜索方法并给出合理的参数控制区间,有效地避免过大的阶跃函数瞬态值与长时间衰减过程所造成的自激力时域模拟失真现象。通过某大桥的三维颤振时域分析,对数值算法中若干关键影响因素进行讨论。

关键词：桥梁自激力阶跃函数时域颤振

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桥梁自激力脉冲响应函数及颤振时域分析

中国公路学报 2013年第6期26卷 103-109页

作者：郭增伟葛耀君重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地重庆400074 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为探讨基于自激力脉冲响应函数卷积积分列式的颤振时域分析中存在的问题,使用颤振导数的有理函数近似式推导出了自激力脉冲响应函数的具体形式,建立了基于自激力脉冲响应函数的桥梁颤振运动方程并给出了2种时域求解方案,通过讨论自激力... 详细信息

为探讨基于自激力脉冲响应函数卷积积分列式的颤振时域分析中存在的问题,使用颤振导数的有理函数近似式推导出了自激力脉冲响应函数的具体形式,建立了基于自激力脉冲响应函数的桥梁颤振运动方程并给出了2种时域求解方案,通过讨论自激力脉冲响应函数的性质解决了颤振时域分析中结构初始响应失真以及积分时间步长如何设定的问题。通过对具有理想平板断面的简支梁的颤振分析发现:结构初始响应失真的现象是自激力中非线性卷积积分项的初始条件未知造成的,通过限定与自激力非定常特性相关的气动系数的下限可以有效解决该问题;时间积分步长会影响到基于自激力递推列式的颤振分析结果的精度,可以根据自激力时域模型中气动力系数及桥梁结构颤振形态估算所需的时步。

关键词：桥梁工程自激力理论推导颤振脉冲响应函数状态空间

矩形断面非线性驰振自激力测量及间接验证中若干重要问题的讨论

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实验流体力学 2017年第3期31卷 16-31页

作者：朱乐东庄万律高广中同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院桥梁工程系上海200092 同济大学桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室上海200092

采用专门研制的小型动态测力天平,通过弹簧悬挂节段模型内置天平同步测力测振风洞试验,对3∶2矩形断面的非线性驰振自激力进行了测量。比较了基于实测自激力重构的节段模型位移响应时程与试验结果,从而对自激力测量精度进行了间接的验证... 详细信息

采用专门研制的小型动态测力天平,通过弹簧悬挂节段模型内置天平同步测力测振风洞试验,对3∶2矩形断面的非线性驰振自激力进行了测量。比较了基于实测自激力重构的节段模型位移响应时程与试验结果,从而对自激力测量精度进行了间接的验证;讨论了在进行这种验证时考虑节段模型系统等效阻尼和刚度参数非线性特性的重要性、非风致附加自激力和风致自激力在动态力中的占比、忽略非风致附加气动阻尼力和惯性力的非线性特性对自激力测量精度的影响等若干重要问题。结果显示:对于3∶2矩形断面,非风致附加自激力在测得的总动态力中的占比超过了风致自激力的占比,因此从测得的总动态力中提取自激力时必须扣除非风致附加自激力;非风致附加气动阻尼力和惯性力的非线性对驰振自激力测量精度有一定影响,值得考虑;节段模型系统等效阻尼和刚度参数的非线性对节段模型驰振位移响应的重构精度有明显影响,在验证自激力测量精度时必须加以考虑。

关键词： 2矩形断面驰振弹簧悬挂阶段模型同步测力测振试验自激力非风致附加气动阻尼非风致附加气动质量非线性

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基于桥梁抖振分析的自激力计算方法

地震工程与工程振动 2002年第5期22卷 30-35页

作者：罗雄张清华西南交通大学四川成都610031

抖振是桥梁在风荷载作用下的一种经常性的限幅振动。对于长大跨度桥梁在计算其抖振响应时不得不考虑自激力的影响 ,而自激力的计算方法不一 ,且其计算过程复杂、繁琐。本文根据抖振计算理论 ,研究一种自激力的实用计算方法 ,并对军山斜... 详细信息

抖振是桥梁在风荷载作用下的一种经常性的限幅振动。对于长大跨度桥梁在计算其抖振响应时不得不考虑自激力的影响 ,而自激力的计算方法不一 ,且其计算过程复杂、繁琐。本文根据抖振计算理论 ,研究一种自激力的实用计算方法 ,并对军山斜拉桥进行自激力计算。

关键词：桥梁抖振自激力传递函数风荷载作用

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大跨桥梁颤振自激力的强迫振动法研究

土木工程学报 2002年第5期35卷 34-41页

作者：陈政清于向东中南大学

利用我们开发的国内第一个强迫振动法试验方法 ,研究了三种不同断面的桥梁颤振自激力特性和Scanlan提出的颤振导数理论的若干假定。研究表明 ,在实用风速范围内 ,颤振导数基本与测试频率、振幅无关 ;流线断面的自激力能基本符合Scanlan... 详细信息

利用我们开发的国内第一个强迫振动法试验方法 ,研究了三种不同断面的桥梁颤振自激力特性和Scanlan提出的颤振导数理论的若干假定。研究表明 ,在实用风速范围内 ,颤振导数基本与测试频率、振幅无关 ;流线断面的自激力能基本符合Scanlan的线性假定 ,但钝体断面的自激力高次谐波分量大 ,明显具有对模型运动的非线性响应特征。

关键词：大跨桥梁自激力颤振导数强迫振动法

外伸板对高层建筑横风向风致响应与自激力影响研究

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外伸板对高层建筑横风向风致响应与自激力影响研究

作者：娄泽辉重庆大学

学位级别：硕士

风荷载与风致振动是高层建筑设计中两个比较关键的因素,二者的降低能够提高建筑结构的安全性,同时也能够降低其建造成本。既有研究表明,在建筑外表面适当布置一些外伸板,能够在满足建筑使用需求的同时,降低建筑所受风荷载。然而,高层建... 详细信息

风荷载与风致振动是高层建筑设计中两个比较关键的因素,二者的降低能够提高建筑结构的安全性,同时也能够降低其建造成本。既有研究表明,在建筑外表面适当布置一些外伸板,能够在满足建筑使用需求的同时,降低建筑所受风荷载。然而,高层建筑在发生风致振动时,会受到由流固耦合效应所引起的自激力。这种自激力对建筑横风向振动的影响较为明显,会导致一些形式的降载设计无法有效减小高层建筑的横风向风致响应。为进一步讨论不同形式外伸板对高层建筑横风向风致响应及自激力的影响,本文针对1个无外伸板的方形平面参考模型与6个布有不同形式外伸板的模型开展了气弹模型测振实验,并对各模型的横风向响应特性与横风向自激力特性进行了对比分析。其主要内容及成果如下:1)设计了一套振动天平装置,并利用此装置对各模型开展了气弹模型测振实验,测得了其在不同风速下的横风向位移时程;随后基于所测时程结果,识别了各模型在不同风速下的横风向气动阻尼与气动刚度。2)气弹模型测振实验结果表明,外伸板在折减风速介于9与11之间时能有效减小高层建筑横风向风致响应,其中外伸长度为12.5%B(建筑迎风面宽度)、上下两层板间距为8%H(建筑迎风面高度)的连续水平外伸板能够显著降低建筑的横风向风致响应;但当折减风速大于13时,外伸板则会加剧建筑的横风向风致振动,其中外伸长度为12.5%B的不连续竖直外伸板会使建筑横风向响应出现较为明显的增大。3)各模型气动阻尼与气动刚度的分析结果表明,外伸板能够在折减风速介于8与11之间时有效增大建筑横风向气动阻尼,同时也会在一定程度上增大建筑的横风向气动刚度,从而使其横风向风致响应得到有效降低;而当折减风速大于13时,外伸板则会减小建筑的横风向气动阻尼,从而导致其横风向风致振动的加剧。4)对于采用外伸板的降载减振设计而言,气动刚度对建筑结构横风向自振频率的影响在一些情况下可以忽略不计,但气动阻尼对结构的影响应当在设计时予以考虑,尤其是在折减风速大于11时,应充分考虑外伸板引起的气动负阻尼,以保证建筑结构的安全性。

关键词：高层建筑外伸板风致响应自激力气弹模型测振实验

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基于Matlab的颤振自激力时域化

山西交通科技 2011年第2期 62-63,82页

作者：乔婷婷山西省公路局长治分局勘测设计所山西长治046000

基于风洞试验得到的颤振导数无法直接应用于颤振时域计算,需要基于最小二乘原理拟合得到颤振自激力的时域表达式,方能进行时域计算。基于Matlab提供的lsqnonlin函数,对颤振自激力的时域化表达式中的未知系数进行拟合,并得到了较好的结果。

关键词：颤振自激力导数 Matlab 最小二乘拟合

Scanlan自激力在ANSYS中的实用方法研究

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Scanlan自激力在ANSYS中的实用方法研究