覆冰懸索結(jié)構(gòu)復(fù)雜非線性振動(dòng)的研究.pdf

1、懸索結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中被廣泛采用,對其在各種復(fù)雜環(huán)境工作狀態(tài)下的非線性振動(dòng)問題的研究非常重要,如覆冰懸索結(jié)構(gòu)的馳振。由于結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性,導(dǎo)致作用于索面的升力和阻力交替變化而引起的大幅振動(dòng),稱為橫向馳振。只有當(dāng)結(jié)構(gòu)截面不是標(biāo)準(zhǔn)的圓形截面時(shí)才會(huì)發(fā)生橫向馳振。馳振特點(diǎn)是,振動(dòng)能量大、幅度大,因此危害性很大,馳振現(xiàn)象普遍存在于自然界和工程領(lǐng)域,涉及的大都是重要的科學(xué)技術(shù)問題,馳振往往帶來許多危害,透徹解決這類問題的難度很大,人們在其抑制和控制方面

2、也在一直探索。
　　 高壓輸電線路是典型的懸索結(jié)構(gòu),輸電線在惡劣的氣象條件下會(huì)產(chǎn)生覆冰,覆冰導(dǎo)線在水平陣風(fēng)作用下可產(chǎn)生強(qiáng)烈的上下抖動(dòng),從而產(chǎn)生一定的空氣動(dòng)力,由此誘發(fā)導(dǎo)線產(chǎn)生一種低頻率(約0.1-3Hz)大振幅(可達(dá)10m以上)的振動(dòng),是一種動(dòng)力失穩(wěn)現(xiàn)象,如果產(chǎn)生動(dòng)力失穩(wěn)則會(huì)造成非常大的經(jīng)濟(jì)損失,因此,覆冰懸索結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的研究倍受相關(guān)領(lǐng)域科研工作者的關(guān)注,對覆冰懸索結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性動(dòng)力學(xué)特性的研究能夠?yàn)閼宜鹘Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和控制提供重

3、要的理論指導(dǎo)依據(jù)。
　　 本文利用理論解析方法和數(shù)值模擬方法研究覆冰懸索結(jié)構(gòu)振動(dòng)的復(fù)雜非線性動(dòng)力學(xué)特性,論文主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分。
　　 (1)理論建模:考慮水平橫向風(fēng)和水平支座位移作用引起的側(cè)向荷載,分別建立了二自由度覆冰懸索結(jié)構(gòu)與考慮扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的三自由度覆冰懸索結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型,利用Hamilton原理建立了二自由度和三自由度覆冰懸索結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程,并且對上述方程進(jìn)行無量綱分析。
　　 (2)攝動(dòng)分析:

4、首先利用Galerkin方法將覆冰懸索偏微分運(yùn)動(dòng)方程離散為非自治常微分方程,然后運(yùn)用多尺度方法對其進(jìn)行攝動(dòng)分析,得到系統(tǒng)在面內(nèi)基本參數(shù)共振-主共振,面外主參數(shù)共振-主共振,2:1內(nèi)共振情況下的平均方程。
　　 (3)數(shù)值模擬:基于平均方程,應(yīng)用Matlab軟件通過數(shù)值方法模擬得到系統(tǒng)相圖、波形圖、功率譜,分析控制參數(shù)對覆冰懸索結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的影響,結(jié)果表明隨著控制參數(shù)的變化,系統(tǒng)存在周期、倍周期、概周期和混沌運(yùn)動(dòng),并且隨著控制參數(shù)