橋梁顫振時域分析及程序實現(xiàn).pdf

1、結構的顫振穩(wěn)定性是影響和控制大跨度橋梁設計的重要因素,它直接影響到橋梁在設計壽命期的抗風安全。目前,橋梁顫振穩(wěn)定分析有頻域和時域兩類方法。本文主要研究目的是在時域范圍內通過數(shù)值手段建立對橋梁結構顫振穩(wěn)定性的評價方法。
　　 實現(xiàn)橋梁顫振時域分析的關鍵問題在于氣動自激力的時域化。本文在已有研究文獻的基礎上,結合Scanlan提出的氣動自激力表達式推導了用于自激力模擬的階躍函數(shù)及有理函數(shù)中相關參數(shù)的非線性最小二乘擬合原理,并通過數(shù)值

2、方法驗證了兩種形式自激力表達式的一致性。然后采用VC++語言基于面向對象思想進行了三維顫振時域分析有限元程序的開發(fā),通過數(shù)值算例驗證了本文程序的正確性與有效性?；陔A躍函數(shù)算法,在試驗測試山區(qū)峽谷地區(qū)風場的基礎上,對峽谷地區(qū)橋梁顫振穩(wěn)定性進行分析。最后,利用商用有限元分析軟件ANSYS平臺,實現(xiàn)了時域顫振分析階躍函數(shù)算法。論文主要工作如下:
　　 (1)系統(tǒng)地綜述了現(xiàn)有橋梁結構顫振分析理論;
　　 (2)推導了階躍函數(shù)氣

3、動自激力模型和有理函數(shù)氣動自激力模型及模型參數(shù)的擬合方法。數(shù)值算例表明,這兩種方法所表示的氣動自激力可以達成一致;
　　 (3)介紹了面向對象有限元分析中的一些關鍵概念。以面向對象思想采用VC++程序設計語言進行了三維有限元分析程序的開發(fā),開發(fā)的有限元分析程序具有幾何非線性靜力分析、模態(tài)分析、時域顫振分析功能;
　　 (4)應用本文開發(fā)的有限元分析程序,在風洞試驗測試山區(qū)峽谷橋梁橋址風場基礎上,首先對階躍函數(shù)參數(shù)進行擬合

4、。然后在階躍函數(shù)表達的顫振自激力基礎上,進行橋梁顫振時域分析,研究了深切峽谷橋梁平均風不均勻分布對顫振穩(wěn)定性的影響。結果表明考慮峽谷地區(qū)橋梁風速沿加勁梁展向的不均勻分布后,橋梁的顫振臨界風速明顯高于均勻分布模式下的臨界風速。因此,忽略這一特點會增加橋梁抗風設計的難度;
　　 (5)利用商用有限元分析軟件ANSYS的二次開發(fā)平臺,基于階躍函數(shù)算法實現(xiàn)了橋梁顫振時域分析。分析表明,基于擬合的氣動自激力,在ANSYS三維有限元分析軟件