橋梁風(fēng)致振動(dòng)的混沌特性
本文選題:橋梁工程 + 風(fēng)致振動(dòng) ; 參考:《交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)》2014年03期
【摘要】:利用非線性理論和混沌時(shí)間序列分析方法,建立了橋梁風(fēng)致振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,開發(fā)了計(jì)算橋梁振動(dòng)加速度時(shí)間序列Lyapunov指數(shù)的MATLAB程序,進(jìn)行了橋梁渦振和顫振的風(fēng)洞試驗(yàn),分析了不同風(fēng)攻角下的橋梁風(fēng)致振動(dòng)的阻尼比、Lyapunov指數(shù)與風(fēng)速的關(guān)系以及渦振振幅與風(fēng)速的關(guān)系,研究了橋梁顫振和渦振的混沌特性。試驗(yàn)結(jié)果表明:在顫振試驗(yàn)中,當(dāng)風(fēng)速小于顫振臨界風(fēng)速15.5m·s-1時(shí),Lyapunov指數(shù)小于0,Lyapunov指數(shù)與阻尼比存在很大的相關(guān)性,當(dāng)風(fēng)速?gòu)?m·s-1增大為18m·s-1時(shí),相空間逐漸發(fā)散;在渦振試驗(yàn)中,當(dāng)風(fēng)速?gòu)?.5m·s-1增大至8.5m·s-1時(shí),Lyapunov指數(shù)大于0,橋梁發(fā)生明顯渦振,并由多頻振動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閱晤l振動(dòng),相空間變?yōu)橐粋(gè)較為理想的圓。橋梁的渦振與顫振均屬于混沌現(xiàn)象,低風(fēng)速下的Lyapunov指數(shù)可用來預(yù)測(cè)高風(fēng)速下的風(fēng)致振動(dòng),并且利用相空間也能識(shí)別渦振與顫振。
[Abstract]:By using nonlinear theory and chaotic time series analysis method, the mathematical model of wind-induced vibration of bridges is established. The MATLAB program for calculating the Lyapunov exponent of bridge vibration acceleration time series is developed, and the wind tunnel tests of bridge vortex vibration and flutter are carried out. The relationship between the damping ratio Lyapunov exponent and wind speed of bridge wind-induced vibration at different attack angles and the relationship between the amplitude of vortex vibration and wind speed are analyzed. The chaotic characteristics of bridge flutter and vortex-induced vibration are studied. The experimental results show that there is a great correlation between the Lyapunov exponent and damping ratio when the wind speed is less than 15.5m s ~ (-1), and the phase space gradually diverges when the wind speed increases from 3m s ~ (-1) to 18m s ~ (-1). When the wind speed increases from 4.5m s ~ (-1) to 8.5m s ~ (-1), the vortex vibration of the bridge is obvious, and the phase space becomes an ideal circle from multi-frequency vibration to single-frequency vibration. The vortex vibration and flutter of the bridge are both chaotic phenomena. The Lyapunov exponent at low wind speed can be used to predict wind-induced vibration at high wind speed, and the vortex vibration and flutter can be recognized by using phase space.
【作者單位】: 長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院;長(zhǎng)安大學(xué)理學(xué)院;
【基金】:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51078038) 土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(SLDRCE10-MB-02) 中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(CHD2010ZD001)
【分類號(hào)】:U441.3
【參考文獻(xiàn)】
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【共引文獻(xiàn)】
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