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集中荷载作用下的悬索自振频率分析

噪声与振动控制 2006年第5期26卷 41-44,61页

作者：陈自力唐驾时邓旻涯湖南大学工程力学系长沙410082 中南林学院建筑工程学院长沙410004

建立了集中荷载作用下悬索的非线性方程。通过伽辽金方法和多尺度法求解,得到了悬索的各阶频率计算式。指出工程实际中不能将弦线的自振频率作为有集中荷载作用的悬索的自振频率。解释了工程索道中“掉斗”现象总是出现在特定位置的原因。

关键词：振动与波伽辽金法多尺度法非线性振动悬索

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悬索非线性振动的有限体积法分析

悬索非线性振动的有限体积法分析

作者：章增当浙江大学

学位级别：硕士

悬索具有质量轻、柔性大、阻尼低等特点，在正常工作情况下多处于大位移、小应变的变形状态，对低频荷载如风荷载等十分敏感。因此悬索在一般荷载下的变形和振动问题便是一个较为复杂的几何非线性问题。本文建立了一种... 详细信息

悬索具有质量轻、柔性大、阻尼低等特点，在正常工作情况下多处于大位移、小应变的变形状态，对低频荷载如风荷载等十分敏感。因此悬索在一般荷载下的变形和振动问题便是一个较为复杂的几何非线性问题。本文建立了一种新的数值方法——有限体积法进行悬索的大挠度（几何非线性）静力分析和动力响应分析。首先建立了悬索沿索长方向的有限体积离散格式，在变形后的构形上按工程方法求得了应变，并进一步得到了应变能和动能的计算式;再根据哈密顿原理导出了悬索大挠度振动的有限体积离散方程，推出了索的整体节点力向量、质量矩阵和切线刚度矩阵。对导得的离散化非线性代数方程组采用带线性搜索的完全Newton-Raphson方法迭代求解。在理论推导的基础上先进行了悬索的大挠度静力分析，对一典型悬索在竖向荷载作用下的面内位移进行了实例数值计算，计算结果与解析方法得到的结果作了比较，验证了该方法的正确性和有效性。接着进行了悬索的动力特性分析和简谐激振的瞬态响应分析，利用增量法实现了离散化的非线性动力方程组的迭代求解。作为算例，对香港青马悬索大桥的主索进行了计算，求得了索的固有振动频率以及索在简谐荷载下的动力响应。最后进行了悬索的风振响应分析，采用了由脉动风速谱模拟得到的脉动风荷载，并对一典型悬索在不同脉动风谱下的振动响应进行了实例计算。通过对计算结果进行分析，并将部分结果与实测结果进行比较可以发现，本文的数值方法能够较为准确有效地预测悬索的大挠度静态受力和变形特性，预测悬索的简谐激振、风振等动力响应，并具有较高的计算效率。

关键词：悬索有限体积法大挠度几何非线性自由振动风致振动抖振

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悬索非线性随机振动响应研究

悬索非线性随机振动响应研究

作者：王武国天津大学

学位级别：硕士

作为柔性结构,悬索对风、雨等随机激励比较敏感,容易发生较大位移的振动。由于悬索的初始形态引起的二次位移非线性,会随着初始形态的变化,对悬索的振动响应和动力特性产生不同的影响,加之荷载的随机性,悬索呈现出非常复杂的非线性随机... 详细信息

作为柔性结构,悬索对风、雨等随机激励比较敏感,容易发生较大位移的振动。由于悬索的初始形态引起的二次位移非线性,会随着初始形态的变化,对悬索的振动响应和动力特性产生不同的影响,加之荷载的随机性,悬索呈现出非常复杂的非线性随机振动响应。本文运用基于Gauss-Legendre积分和短时高斯转移概率密度假定的路径积分法研究了悬索在高斯白噪声激励下随机振动模态响应,主要工作如下:(1)在早期学者的悬索模型基础上,考虑了悬索材料自身阻尼因素的影响,并运用结构动力学和随机振动理论,推导出悬索在高斯白噪声激励下的非线性振动模态方程。(2)利用短时高斯近似的方法对转移概率密度进行了求解,探究了影响其计算精度与效率的因素,并求解了悬索的非线性振动稳态响应的概率密度函数。由于位移二次非线性项的存在,位移模态响应呈非零均值分布,其概率密度函数呈非对称分布形式,失效概率的计算模式也需进一步改进。(3)利用路径积分法研究了悬索在不同时刻下的非平稳振动响应,与蒙特卡罗模拟结果进行对比,验证了路径积分法的有效性,并通过与平稳响应的概率密度函数对比分析,阐明了非平稳响应中由初始形态引发的不利影响。(4)选择悬索的代表性几何尺寸和材料属性,研究了模态振动方程中非线性参数在索的跨度、垂度以及材料性质的等不同因素影响下的变化规律,进而分析了不同因素对模态振动响应概率密度的影响。并通过Matlab编程求解了两类索模态响应的概率分布函数以及不同时刻下的索的可靠概率分析。结果表明:当悬索随着垂跨比的增大,刚度系数ηd、频率比?/?也逐渐增大,振型由反对称正弦函数向正对称函数转变,响应的均方差相应减小。相比材料参数,悬索的几何参数对模态振动响应的影响更大。因此,在悬索初始设计时,应按照以几何参数的影响为主的理念进行结构设计,并综合考虑非平稳响应中初始形态带来的不利影响,以确保悬索结构在使用过程中的安全以及预测悬索随机振动的失效概率等。

关键词：悬索随机振动路径积分法高斯白噪声概率密度函数

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悬索非线性振动特性及风振响应分析

悬索非线性振动特性及风振响应分析

作者：李常虹浙江大学

学位级别：硕士

悬索具有质量轻、柔性大、阻尼低等特点，在正常工作情况下多处于大位移、小应变的变形状态，对低频荷载如风荷载等十分敏感。因此悬索在一般荷载下的变形和振动问题便是一个较为复杂的几何非线性问题。本文同时考虑索元... 详细信息

悬索具有质量轻、柔性大、阻尼低等特点，在正常工作情况下多处于大位移、小应变的变形状态，对低频荷载如风荷载等十分敏感。因此悬索在一般荷载下的变形和振动问题便是一个较为复杂的几何非线性问题。本文同时考虑索元的轴向和弯曲变形，采用一种新的数值方法——有限体积法进行悬索的大挠度（几何非线性）静力分析和动力响应分析。本文首先建立了悬索沿索长方向的有限体积离散格式，在变形后的构形上按工程方法求得了应变，并进一步得到了应变能和动能的计算式：再根据Lagrange原理导出了悬索大挠度振动的有限体积离散方程，推出了索的整体节点力向量、质量矩阵和切线刚度矩阵。利用MATLAB实现了非线性方程组的求解。该列式的一个显著特点是直接利用工程应变定义结构变形，其物理意义明确，即使同时考虑了弯曲变形，其最终列式仍然比较简单，适用于各种垂度和荷载情况的悬索大挠度动力分析。作为算例，本文首先利用动力松弛算法对一个典型悬索在竖向荷载作用下的面内大位移变形进行了实例数值计算，计算结果与其它算法得到的结果作了比较;接着对香港青马悬索大桥的主索进行了动力特性分析，求得了索的固有振动频率及振型，并与实测频率值进行了比较，验证了本文方法的正确性和有效性。然后对一典型悬索进行了单阶激励下的振动响应分析，结果表明：本文方法不仅可以模拟索在张力作用下的变形及振动，也能够模拟索在张力松弛情况下的变形及振动响应。最后进行了悬索的风振响应分析，采用谱解法模拟得到了脉动风速及风荷载，并对一典型悬索在不同脉动风谱下的振动响应进行了实例计算。通过对计算结果进行分析，并将部分结果与实测结果进行比较可以发现，本文的数值方法能够较为准确有效地预测悬索的大挠度静态受力和变形特性，预测悬索的简谐激振、风振等动力响应，并具有较高的计算效率。

关键词：悬索有限体积法大挠度几何非线性自由振动风致振动抖振

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牛顿迭代法悬索线形与拉力的研究

林业科学 2004年第5期40卷 164-167页

作者：周新年罗仙仙罗桂生郑丽凤官印生福建农林大学福州350002 福建林业职业技术学院南平353000

从悬链线的标准线形出发 ,推导悬索无荷线形及拉力的计算式 ;通过建立状态协调方程 ,导出有荷水平拉力与有荷挠度的关系 ,运用牛顿迭代的数值解法求解悬索有荷线形与拉力。

关键词：悬索悬链线理论牛顿迭代法状态协调方程有荷挠度有荷水平拉力

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悬索

水利水电技术(水文副刊) 1965年第Z1期 15-20页

正确地計算悬索拉力,不但可以合理地选用悬索直径,且可以为支架、錨碇等提供可靠的荷载数据。为此、除了要合理地确定作用于悬索上的荷載外,还应运用正确的計算方法。过去普遍采用如下的公式来計算主索拉力:

关键词：垂度自重风力主索循环索悬索

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集中荷载作用下悬索张力的检测与实验

中南林业科技大学学报 2009年第5期29卷 146-149,153页

作者：丁科唐小弟陈胜铭陈自力中南林业科技大学土木建筑与力学学院湖南长沙410004 中南林业科技大学流变力学与材料工程研究所湖南长沙410004

推导了移动集中荷载作用下悬索的非线性振动方程,用瑞利能量法得到索力与悬索固有频率之间的计算公式,同时用实验的方法测量了悬索索力与自振频率的关系.结果表明:索力不单决定于悬索的固有频率,还与集中荷载大小及其在悬索上的位置有关... 详细信息

推导了移动集中荷载作用下悬索的非线性振动方程,用瑞利能量法得到索力与悬索固有频率之间的计算公式,同时用实验的方法测量了悬索索力与自振频率的关系.结果表明:索力不单决定于悬索的固有频率,还与集中荷载大小及其在悬索上的位置有关,采用传统的索力计算公式将产生很大的误差.

关键词：土建工程悬索非线性震动瑞利能量法张力试验

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四种不同形式的弹性悬索静力解答

空间结构 2005年第2期11卷 42-45,26页

作者：魏建东刘忠玉西南交通大学桥梁及结构工程系四川成都610031 郑州大学土木工程学院河南郑州450002

首先回顾了悬索静力分析的研究历史,收集整理了国际上常用的不同坐标系下的两种解答及国内近年来推导的不同坐标系下的两种解答.通过同种坐标下国内、外解答的一致性和不同坐标系下国际上流行的两种解答一致性的证明,表明该四种解答是... 详细信息

首先回顾了悬索静力分析的研究历史,收集整理了国际上常用的不同坐标系下的两种解答及国内近年来推导的不同坐标系下的两种解答.通过同种坐标下国内、外解答的一致性和不同坐标系下国际上流行的两种解答一致性的证明,表明该四种解答是一致的.建议使用竖坐标轴正方向向上的解答,用国际上的相应解答建立悬索分析的有限元方法,用本文作者推导的解答进行索的设计与计算.

关键词：解答悬索弹性有限元方法坐标系研究历史静力分析收集整理一致性国际正方向坐标轴推导国内

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预应力锚索梁在悬索吊装系统中的设计应用

四川建筑科学研究 2016年第2期42卷 133-136页

作者：陈裕波朱良清吴榜林攀枝花市交通运输局四川攀枝花617000 攀枝花公路桥梁工程总公司四川攀枝花617000

悬索吊装系统作为拱桥拱肋施工的常用施工设备,具有施工简单、技术成熟和设备投入少等特点,特别适用于山区拱桥的施工。悬索吊装系统通过主缆受力传递至锚碇系统,因此锚碇系统设计的安全性将直接影响整个系统的安全,在"V"形狭谷地带设... 详细信息

悬索吊装系统作为拱桥拱肋施工的常用施工设备,具有施工简单、技术成熟和设备投入少等特点,特别适用于山区拱桥的施工。悬索吊装系统通过主缆受力传递至锚碇系统,因此锚碇系统设计的安全性将直接影响整个系统的安全,在"V"形狭谷地带设置一般的重力式或桩式锚比较困难,在充分利用两岸地形节约成本的前提下,通过创新性地将预应力锚索梁应用在悬索吊装系统中很好地解决了这一问题。同时在锚碇系统中又增加了一种更简便、施工快捷、安全性更高的锚碇装置,本文重点对预应力锚索梁系统进行了全面的介绍。

关键词：预应力锚索梁悬索吊装