闪蒸干燥机生态系统的稳定性

　　计。这样悬索桥桥面的二维颤振运动微分方程可写成式 。但是后来又发现 于气动现象更加复杂的一些钝体截面这种颤振公式误差很大。为此 又尝试采 用考虑加劲梁断面两边涡旋影响的附加升力项和升力矩来修正平板气动力 公式 并通过逐次逼近方法计算出了较为合理的桁架加劲梁悬索桥颤振临界风速 从而 建立起了悬索桥颤振

　　计。这样悬索桥桥面的二维颤振运动微分方程可写成式 。但是后来又发现 于气动现象更加复杂的一些钝体截面这种颤振公式误差很大。为此 又尝试采 用考虑加劲梁断面两边涡旋影响的附加升力项和升力矩来修正平板气动力 公式 并通过逐次逼近方法计算出了较为合理的桁架加劲梁悬索桥颤振临界风速 从而 建立起了悬索桥颤振分析方法 分别表示桥面每延米的质量和质量惯矩分别表示悬索桥的弯曲 基频和扭转基频 口六分别表示弯曲和扭转振动的复阻尼系数分别表示平板气动升力和扭矩。 大量实验研究表明钝体断面的气动系数对其断面形状非常敏感。因此采 用平板气动力公式的描述方法是严重失真的 再加上其分析过程是一个逐次 逼近的计算过程 因而他的求解方法也是非常复杂的。年和提出了 一种交系数的图解法 此法采用无量纲参数计算编制了一套便于实用计算的诺谟图 分别绘制出不同阻尼比条件下颤振方程实部与虚部为零的两条曲线 利用这个图不但可 长安大学硕士学位论文 以直接解出颤振临界风速 而且揭示了各参数对颤振临界风速的影响。 的近似公式 在悬索桥颤振分析方法基础上提出了悬索桥颤振临界风速的实用计算公式 表示非平板断面的修正系数表示桥梁断面的全宽 厶和吼分别表示扭转 振动频率和圆频率表示桥梁断面惯性半径 表示空气质量密度。注意到在影响平 在和诺谟图方法的基础上板耦合颤振临界风速的诸参数中 可以偏于安全地忽略结构阻尼的影响 同时发现折算 提出了平板 风速兰和扭弯频率比占 堕之间具有近似线性关系。据此 耦合颤振临界风速的实用计算公式 表示桥梁断面的半宽度‖表示桥梁结构密度与空气密度比。 分离流扭转颤振理论 非定常气动力计算模型 世纪年代后期英国像桥和丹麦桥这些流动分离现象不太严重 的流线型扁平箱梁桥变的非常普及。说明了以平板颤振理论为基础的古典耦 合颤振理论分析方法具有一定的精度。但是古典耦合颤振理论分析方法始终是忽视了流 动的分离 当气流绕过振动着的非流线型截面时 迎风面的棱角处气流将发生分离 时产生涡旋脱落也可能发生再附 其流态十分复杂。所以从理论上讲 简单地采用 表达式已经不能描述气流作用在非流线体上的非定常气动力。 在发表了基于实测气动参数的桥梁颤振论文后对比了桥 梁断面和机翼断面颤振导数的本质差别 首先提出了对平板气动力表达式进第二章桥梁颤振基本理论与节段模型试验颤振导数识别法 行修正的建议。他通过专门设计的节段模型风洞试验来测定小振幅条件下的颤振导 引入了六个颤振导数研、彳得出了线性非定常气动自激力、虮 从而建立了桥梁结构的分呙流 转颠振理论。 在考虑了由于竖向运动位移引起的气动惯性和气动刚度对自激升力和扭矩的综合影响后又引入了和‘ 上式改写为‘ 分别为竖向和扭转方向的颤振导数 为折算频率 分离流扭转颤振理论成功的解释了悬索桥风毁的主要原因。年利用节段模型风洞试验中实测的颤振导数反算出过度函数 并于函数进行了 比较 结果发现两种函数曲线相差很大 从而找到了利用古典耦合颤振理论分析钝体桥 梁颤振问题所造成的误差原因。近些年来 随着大跨径桥梁的轻柔化 人们注意到桥梁 断面侧向位移对其气动性能的影响。为此 和将上述气动力模型予以推 长安大学硕士学位论文二维桥梁颤振分析方法 根据建立的非定常气动力计算模型就可以确定气动失稳临界状态。在忽略了沿着桥 轴线方向的任意三维影响后应用“片条理论确定出一个垂直于桥轴线方向的二维节段 这样可得二维颤振方程 和分别为竖向和扭转方向的结构阻尼毛和如分别为竖向和扭转方向的结构刚度。 假定二维节段模型在竖向和扭转两个方向的振动是小振幅的同频率简谐振动且忽 略阻力方向的振动影响 这样一来方程 左端项随时间而变化 而右端气动力项则 是频域内的函数 方程 有解的形式是下式的耦合振动 和式代入式就能确定出相应的颤振临界状态。三维桥梁颤振分析方法 提出的非定常气动力计算模型较好地解决了非流线型截面的非定常气动力 描述问题 其中二维颤振分析为简单实用。但是随着桥梁跨径的日益增大 结构刚度 急剧下降 特别是侧向刚度的下降 导致了侧弯与扭转振型紧密耦合。此外 结构各阶 自振频率的差异也越来越小 两个或两个以上振型参与颤振的可能性逐渐增加 因此 为了提高桥梁颤振分析的精度 有必要寻找具有更高精度的三维桥梁颤振分析方法。 在三维桥梁颤振分析方法中更多采用的是频域分析方法。这种分析方法主要通过两 种不同的途径来实现 一是把结构响应看作是分散在各阶模态上的影响 然后将各阶 模态所对应的相应叠加起来 称为模态叠加法。又因其是在结构动力特性分析的基础上 人为选择几阶对颤振贡献较大的模态进行多模态颤振分析 所以又称为多模态颤振分析 方法 二是将频域或时域内的非定常气动力直接作用到结构的三维有限元计算模型上进 行计算 称为直接颤振分析法 也称全模态颤振分析方法或颤振全阶分析方法。 第二章桥梁颤振基本理论与节段模型试验颤振导数识别法 多模态颤振分析方法 简单的多模态颤振分析方法就是由提出的选取一阶竖弯振动模态和一阶 扭转振动模态进行颤振分析。将系统颤振运动方程转化为一种不对称实矩阵的特征 值问题进行颤振分析 采用风速和频率两参数搜索的迭代方法 建立了较为完善的多模 态颤振分析方法。世纪年代初 陈政清在方法的基础上 将颤振分析转化为 复矩阵的广义特征值问题 并建立了多模态单参数颤振分析方法 该方法对于无结构阻 尼情况无需要迭代。在他的研究中发现 桥梁结构颤振中高阶模态的参与具有正负效应。 与此同时将用于机翼颤振分析的法推广到大跨度斜拉桥颤振分析中 并且 提出了求解颤振后状态的 模态方程求解法。此后和又提出了直接利 用行列式搜索法求解广义特征值问题 简化了参与模态较少时的多模态颤振分析过程。 以上的多模态分析方法直接应用了的线性气动自激力模型 且都需要两参 数搜索和迭代过程。迭代过程中的稳定性将会影响颤振临界状态搜索的顺利进行 因而 它们通常情况下是预先选定的用于颤振分析的参与模态 且颤振分析时需要较大程度的 人为参与。 用二元非定常气动力模型提出了多模态颤振分析的状态空间法 该方法沿用了现代控 制论中有关状态空间的概念。在这里将作以简单介绍。 将结构和气流作为一个系统来处理 取结构的模态广义坐标和气动力模型的变量作 为描述系统的状态变量 利用片条理论和有限元法 由动力平衡条件建立起结构的三维 自激振动方程 分别表示结构的质量矩阵阻尼矩阵和刚度矩阵 表示气动自激力向量其中 表示桥面宽度其中 表示桥面宽度豆】陋】可陂】季陋】喜南娩】为一个盯有理分式级数性的无量纲系 数矩阵 可以通过节段模型风洞试验来识别 也可以转换成方法中的颤振导数 长安大学硕士学位论文 。对式进行变换可以得到整个系统的自激振动方程再经 过反变换 可以得到颤振的状态空间方程 其中一整个系统的状态向量 】一系数矩阵。 是一个广义特征向量问题求解它可以得到组成颤振形态的各阵型分量的 幅值比和相位关系以及各阶模态的振动频率和阻尼随风速的变化规律。 该状态空间法是一种单参数搜索的颤振分析方法 且不需要迭代过程。但由于在确 定该气动力模型参数时需要进行时域与频域间的相互转换 计算量大 过于繁琐 当时 该颤振分析方法没有得到推广。 全模态颤振分析方法 全模态颤振分析方法也被称为颤振全阶分析法 是基于物理坐标上的桥梁结构有限 元全模型。它是一种直接颤振分析方法早是由和提出的 由于

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