斜拉梁的共振動(dòng)力學(xué)及能量傳輸.pdf

1、拉索作為斜拉橋中的重要構(gòu)件，降低了主梁彎矩，因此，提高了橋梁的跨越能力。然而，拉索具有輕質(zhì)、低阻尼、全面柔性等特點(diǎn)，所以容易在外部激勵(lì)下產(chǎn)生大幅振動(dòng)，從而對斜拉橋的施工與運(yùn)營產(chǎn)生不利影響。總體而言，以往的研究更關(guān)注于純索的動(dòng)力學(xué)。然而，斜拉橋中拉索受到橋塔或主梁振動(dòng)的影響。為更全面研究斜拉索的大幅振動(dòng)，本文在彈性梁與柔性索連續(xù)性條件的基礎(chǔ)上，建立了斜拉梁的精細(xì)化動(dòng)力學(xué)模型，并利用Galerkin法和多尺度法對斜拉梁中的共振動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了全

2、面的研究。與此同時(shí)，開展了相關(guān)的試驗(yàn)研究進(jìn)行驗(yàn)證，最后對可能的能量傳輸機(jī)制進(jìn)行了探索和討論。具體工作如下:
　　1.基于彈性梁與柔性索的連續(xù)性條件，利用Hamilton原理推導(dǎo)了斜拉梁的非線性運(yùn)動(dòng)方程，并利用擬靜態(tài)假設(shè)進(jìn)行減縮。在此基礎(chǔ)上，確定了減縮模型的頻率方程和相應(yīng)的振型，并對斜拉梁的固有頻率進(jìn)行了參數(shù)分析，討論了固有振型的不同特性。
　　2.利用Galerkin法和多尺度法研究斜拉梁在主共振激勵(lì)的非線性響應(yīng)，重點(diǎn)分析了

3、不同模態(tài)之間的1∶1內(nèi)共振與2∶1內(nèi)共振。在此基礎(chǔ)上，利用幅頻響應(yīng)曲線研究了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解。并結(jié)合Floquet理論和打靶法，研究了系統(tǒng)的周期解，討論了非線性響應(yīng)的動(dòng)力失穩(wěn)現(xiàn)象。
　　3.設(shè)計(jì)了相應(yīng)的斜拉梁試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并開展了自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的試驗(yàn)研究，確定了斜拉梁的固有頻率以及外激勵(lì)作用下的響應(yīng)，并與理論結(jié)果進(jìn)行了對比。
　　4.定義了斜拉梁的模態(tài)能量與構(gòu)件能量，分析了結(jié)構(gòu)與構(gòu)件在動(dòng)力響應(yīng)過程中的能量吸收與分布，并對可能存在