大跨度斜拉橋的非線性建模理論及其動(dòng)力學(xué)研究

大跨度橋梁的設(shè)計(jì)、建造及研究是交通工程中的一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)工作。本項(xiàng)目基于現(xiàn)代非線性動(dòng)力學(xué)理論對(duì)大跨度斜拉橋的動(dòng)力學(xué)行為及特征開(kāi)展理論與實(shí)驗(yàn)研究。我們分別從計(jì)算分析模型、方法等方面出發(fā)，通過(guò)對(duì)不同荷載作用下索、梁、索-梁組合結(jié)構(gòu)、大跨度斜拉橋整橋在不同簡(jiǎn)化分析計(jì)算方式與不同材料性能等情況下的非線性動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)該項(xiàng)目的研究，在以下幾個(gè)方面取得了豐碩的成果：（1）斜拉橋中拉索動(dòng)力學(xué)模型及特性研究。建立了斜拉索五個(gè)自由度的空間運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型和理論，對(duì)彎曲剛度、溫度、彈性模量等重要參數(shù)對(duì)動(dòng)力學(xué)特性的影響以及在橋面和橋塔激勵(lì)下、風(fēng)荷載激勵(lì)下的斜拉索的內(nèi)共振等行為進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。同時(shí)，基于MR阻尼器-斜拉索時(shí)滯動(dòng)力學(xué)模型和理論研究，為提供新的斜拉索振動(dòng)控制方法。（2）斜拉橋中梁的動(dòng)力學(xué)模型及特性研究。研究了溫度、幾何缺陷等重要參數(shù)對(duì)梁的動(dòng)力學(xué)特性的影響，建立了軸力作用下彈性支座壓電耦合梁的非線性動(dòng)力學(xué)模型，為振動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。（3）斜拉橋下部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型及特性研究。重點(diǎn)研究了大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中高墩結(jié)構(gòu)的抗震性能、墩頂位移計(jì)算方式、樁基礎(chǔ)中樁與土的相互作用，為斜拉橋下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。（4）斜拉橋的索-梁動(dòng)力學(xué)模型及特性研究?？紤]邊界條件和連接點(diǎn)處的連接條件，建立了索-梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)微分方程，對(duì)整體振動(dòng)，局部振動(dòng)以及聯(lián)合振動(dòng)進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了索與梁間的多種共振行為，并提出了時(shí)滯反饋控制策略。（5）斜拉橋整橋動(dòng)力學(xué)建模理論及特性研究。建立了斜拉橋的多梁-離散彈簧動(dòng)力學(xué)模型和理論以及有限元分析模型，能更準(zhǔn)確地反應(yīng)結(jié)構(gòu)的多種非線性響應(yīng)，更好地適用于基于性能的橋梁抗震設(shè)計(jì)。同時(shí)，對(duì)斜拉橋的整橋進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，觀察到了索與索之間的能力交換等新的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。另外，在橋梁抗震隔震(振)研究中，我們提出了一種有負(fù)剛度特性的機(jī)構(gòu)與線性主彈簧并聯(lián)后形成的隔振系統(tǒng)。（6）高維非線性系統(tǒng)理論研究。對(duì)無(wú)限維非線性系統(tǒng)的三類典型的靜態(tài)分岔及其控制進(jìn)行了研究，提出了基于雙曲函數(shù)的平均法等非線性動(dòng)力學(xué)的研究方法。通過(guò)這些理論和實(shí)驗(yàn)研究，揭示了大跨度斜拉橋各部分之間相互作用的動(dòng)力學(xué)機(jī)理，為大跨度斜拉橋的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)提出了基于現(xiàn)代非線性動(dòng)力學(xué)理論的設(shè)計(jì)思想、方法及其分析計(jì)算程序。 2100433B

本項(xiàng)目將基于現(xiàn)代非線性動(dòng)力學(xué)理論對(duì)大跨度斜拉橋的非線性動(dòng)力學(xué)過(guò)程及特征開(kāi)展理論與實(shí)驗(yàn)研究。我們將分別從計(jì)算分析模型、理論分析方法與結(jié)果、實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證等方面出發(fā)，通過(guò)研究不同荷載作用下索、梁、索-梁組合結(jié)構(gòu)、大跨度斜拉橋在不同簡(jiǎn)化分析計(jì)算方式與不同材料性能等情況下的非線性動(dòng)力學(xué)特征，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)對(duì)比與修正，對(duì)各種研究對(duì)象在參數(shù)激勵(lì)與強(qiáng)迫激勵(lì)等情況下的力學(xué)特征、同一模型下不同模態(tài)的模態(tài)相互作用、分叉與混沌的參數(shù)域及其產(chǎn)生機(jī)制等進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，一方面希望通過(guò)研究這些具有工程實(shí)際意義的復(fù)雜力學(xué)問(wèn)題發(fā)現(xiàn)一些新的力學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律、提出一些新的分析方法和手段，另一方面，我們也希望通過(guò)這些理論和實(shí)驗(yàn)研究，了解大跨度斜拉橋各部分之間相互作用的動(dòng)力學(xué)機(jī)理，為大跨度斜拉橋的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)提出基于現(xiàn)代非線性動(dòng)力學(xué)理論的設(shè)計(jì)思想、方法等。

針對(duì)大跨度斜拉橋風(fēng)致災(zāi)變研究中亟待解決的基礎(chǔ)性問(wèn)題，從理論分析、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、工程應(yīng)用四個(gè)方面，深入研究強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下大跨度斜拉橋的動(dòng)力學(xué)行為、損傷破壞演化機(jī)理及其過(guò)程，主要包括：1) 揭示大跨度斜拉橋的多尺度物理機(jī)制及其耦合機(jī)理，建立強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下大跨度斜拉橋基于物理的、一體化的動(dòng)力行為描述與分析方法；2) 研究大跨度斜拉橋在強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下材料尺度的損傷演化行為及損傷累積效應(yīng)，揭示損傷演化從材料尺度向構(gòu)件尺度發(fā)展的機(jī)理和特性，在此基礎(chǔ)上研究構(gòu)件尺度的損傷演化規(guī)律及其失效破壞機(jī)理；3) 研究大跨度斜拉橋構(gòu)件尺度破壞與整體結(jié)構(gòu)尺度破壞之間的關(guān)系，建立大跨度斜拉橋風(fēng)致災(zāi)變破壞的預(yù)測(cè)方法，并將研究成果進(jìn)一步應(yīng)用于國(guó)家重點(diǎn)工程蘇通長(zhǎng)江大橋的結(jié)構(gòu)整體狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)。. 本項(xiàng)目?jī)?nèi)容是重大工程結(jié)構(gòu)損傷積累、健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)定研究中亟待解決的核心問(wèn)題，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。

針對(duì)大跨度斜拉橋風(fēng)致災(zāi)變研究中亟待解決的基礎(chǔ)性問(wèn)題，從理論分析、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、工程應(yīng)用四個(gè)方面，深入研究了強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下大跨度斜拉橋的動(dòng)力學(xué)行為、損傷破壞演化機(jī)理及其過(guò)程，主要包括：1) 揭示了大跨度斜拉橋的多尺度物理機(jī)制及其耦合機(jī)理，建立了強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下大跨度斜拉橋基于物理的、一體化的動(dòng)力行為描述與分析方法；2) 研究了大跨度斜拉橋在強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下材料尺度的損傷演化行為及損傷累積效應(yīng)，揭示了損傷演化從材料尺度向構(gòu)件尺度發(fā)展的機(jī)理和特性，在此基礎(chǔ)上研究了構(gòu)件尺度的損傷演化規(guī)律及其失效破壞機(jī)理；3) 研究了大跨度斜拉橋構(gòu)件尺度破壞與整體結(jié)構(gòu)尺度破壞之間的關(guān)系，建立了大跨度斜拉橋風(fēng)致災(zāi)變破壞的預(yù)測(cè)方法，并將研究成果進(jìn)一步應(yīng)用于國(guó)家重點(diǎn)工程蘇通長(zhǎng)江大橋的結(jié)構(gòu)整體狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)。 本項(xiàng)目?jī)?nèi)容是重大工程結(jié)構(gòu)損傷積累、健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)定研究中亟待解決的核心問(wèn)題，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。 2100433B

《含阻尼合金構(gòu)件彈性機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模理論、非線性數(shù)值方法及其工程應(yīng)用》是王建平所著的論文。導(dǎo)師是劉宏昭。

副題名

外文題名

Dynamic model and analysis method of elastic mechanism systems with damping alloys parts and its industry application

論文作者

王建平著

導(dǎo)師

劉宏昭指導(dǎo)

學(xué)科專業(yè)

機(jī)械設(shè)計(jì)與理論

學(xué)位級(jí)別

d 2002n

學(xué)位授予單位

西安理工大學(xué)

學(xué)位授予時(shí)間

2002

關(guān)鍵詞

阻尼合金 非線性振動(dòng) 機(jī)械動(dòng)力學(xué)

館藏號(hào)

TH113

唯一標(biāo)識(shí)符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.002855673

館藏目錄

2005\TH113\2 2100433B