基于索—梁結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)分析

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1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文索—梁結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)分析姓名：郭少進(jìn)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：結(jié)構(gòu)工程指導(dǎo)教師：周強(qiáng)20070501摘要以索、梁為主的結(jié)構(gòu)單元已被廣泛應(yīng)用于大跨度、高聳等建筑結(jié)構(gòu)之中。拉索具有大柔度、小質(zhì)量和小阻尼等特點(diǎn)，在各種激勵(lì)作用下極易發(fā)生非線性振動(dòng)且難以控制，而索一梁結(jié)構(gòu)由于索、梁兩種結(jié)構(gòu)單元存在的耦合振動(dòng)更是容易導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的局部失效并影響結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。詳盡分析其動(dòng)力特性將為今后的工程應(yīng)用提供有效的理論參考。本文較詳細(xì)地分析了索、梁?jiǎn)卧膭?dòng)力學(xué)特性，描述了拉索和梁的振動(dòng)頻率和振型函數(shù)。通過(guò)建立索單元的非線性振動(dòng)方程，考慮索的幾何非線性，分析了索的動(dòng)力學(xué)特性和

2、支座運(yùn)動(dòng)對(duì)拉索振動(dòng)的影響，并提出了基于向前Euler格式的預(yù)測(cè)控制算法，研究了通過(guò)對(duì)拉索支座的軸向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制以減小風(fēng)荷載作用下拉索的振動(dòng)。數(shù)值分析結(jié)果表明，該算法可以有效地減小風(fēng)作用下拉索的大幅振動(dòng)，且拉索的面內(nèi)振動(dòng)減振效果比面外振動(dòng)減振效果更加顯著。本文根據(jù)小垂度索和懸臂梁的振動(dòng)特征，并考慮軸力對(duì)梁振動(dòng)頻率和振幅的影響，建立了梁?jiǎn)卧茌S力影響下的索一梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化振動(dòng)模型和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)微分方程組，采用Runge．Kutta法對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行了數(shù)值分析，得到了在梁?jiǎn)卧茌S力影響下索一梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性及初始軸力、阻尼、外界初始擾動(dòng)對(duì)組合結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響?？紤]到斜拉索在支座運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生的

3、強(qiáng)迫振動(dòng)和參數(shù)振動(dòng)，進(jìn)一步貼近工程實(shí)踐，本文建立了在支座運(yùn)動(dòng)下索一梁結(jié)構(gòu)的兩種簡(jiǎn)化振動(dòng)模型，即分別將梁簡(jiǎn)化為一端固支一端彈簧支撐和一端固支一端懸空受拉兩種情況，并建立了振動(dòng)微分方程組，通過(guò)對(duì)算例的數(shù)值分析，得到了在索、梁在支座運(yùn)動(dòng)影響下的振動(dòng)特性，并分析了阻尼、支座運(yùn)動(dòng)頻率、振幅對(duì)組合結(jié)構(gòu)中索、梁振動(dòng)的影響。關(guān)鍵詞索一梁非線性振動(dòng)支座運(yùn)動(dòng)AbstractTocable，thestructureofthemainbeamunitshasbeenwidelyusedinlarge—span,high-risecomplexmodelingandarchitecturalstruc

4、tures．LassowithlargeSophie，thesmallmassandsmalldampingcharacteristics,variousincentivesunderextremenonlinearvibrationitisdifficulttocontrol,andcable-beamcable,Hangtwostructuralunitsofvibrationiseasilyleadtothestructuralfailureoflocalstructureandimpacttotheoverallstabifity．Detailedanalysisof

5、itsdynamiccharacteristicsoffutureprojectswillprovideaneffectiveappficationofthetheoryofreference．Thispapergivesadetailedanalysisofthecable,beamdynamicsmodules，Descriptionofcableandthepreviouscantilevervibrationfrequencyandvibrationfunction．Throughtheestablishmentofordinarycable，beamelementn

6、onlinearvibrationequations，geometricnonlinearcable,Analysisofthecablewithinther啪nancecharacteristicsofthebearingsandSolariamovementofvibrationcharacteristics，andtheforwardEulcrformatbasedpredictivecontrolalgndthm，Studyofthebearingaxialcablecontrolcampaigntoreducewindloadunderthecablevibrati

7、on．Numericalanalysisresultsshowthatthealgorithm啪effectivelyreducewindcableunderthesubstantialvibration,andthecable-planevibrationeffectsthanthesurfacevibrationeffectsmorenoticeable．BasedordinarystringandEullercantileverbeamvibrationcharacteristicsandtake