文档名：基于同频弯扭耦合强迫振动的桥梁断面颤振导数识别方法改进
摘要：为拓展强迫振动法在桥梁断面颤振导数识别领域中的应用能力,采取让断面做2次同频异相的弯扭耦合简谐运动模式,理论推导出任意非零相位差条件下的桥梁断面颤振导数识别公式.以理想平板的Theodorsen解为气动力数据源,对该方法的识别能力进行数值验证,并在此基础上研究弯扭耦合运动相位差、高斯白噪声、整数倍频有色噪声对平板颤振导数识别结果的影响规律.基于Fluent软件,将该方法与计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)技术结合,识别得到丹麦大带东桥主梁断面的颤振导数.研究结果表明:当平板气动力不包含噪声时,在任意非零相位差取值条件下,按照该方法识别所得颤振导数结果与理论值完全吻合;当平板气动力含有高斯白噪声时,在考察的3个低水平噪声条件下(5%、10%、15%),颤振导数识别误差与高斯白噪声比例水平、折算风速均成正相关,但不同颤振导数对高斯白噪声敏感程度各异;当平板气动力包含整数倍频有色噪声时,3倍频、4倍频噪声对颤振导数的识别精度影响显著,其他低倍频噪声和超高倍频噪声的影响较小,在8个颤振导数的识别结果中,H*2、H*4、A*2、A*4对倍频有色噪声更敏感.应用该方法结合CFD数值模拟识别得到的大带东桥主梁颤振导数与既有文献结果吻合良好,经计算得到的颤振临界风速也较为接近.研究结果可满足同类桥梁颤振设计的工程计算需求.
Abstract：Toexpandtheapplicationcapabilityoftheforcedvibrationmethodinthefieldofbridgesectionflutterderivativeidentification,thebending-torsioncoupledsimpleharmonicmotionmodeofthesectionoscillatedtwiceandthesamefrequencywithdifferentphaseswasadopted,andthebridgesectionflutterderivativeidentificationformulaunderarbitrarynon-zerophasedifferencewasderivedwiththeoreticalanalysis.TheTheodorsensolutionofanidealflatplatewasusedastheaerodynamicdatasource,andtheidentificationcapabilityofthemethodwasnumericallytested.Additionally,theimpactofvariousfactorssuchasthephasedifferenceofthebending-torsioncouplingmotion,Gaussianwhitenoise,andintegeroctavecolorednoiseontheidentificationresultsofflatplateflutterderivativeswasinvestigated.Themethodwascombinedwiththecomputationalfluiddynamics(CFD)techniquetoidentifytheflutterderivativesofthegirdersectionoftheGreatBeltBridgeinDenmarkbasedonFluent?software.Researchresultsshowthatwhentheflatplateaerodynamicsdonotcontainnoise,theflutterderivativesareinfullagreementaccordingtothismethodwiththetheoreticalvaluesforanynon-zerophasedifference.WhentheaerodynamicforcescontainGaussianwhitenoise,thenoiseconditionsinvestigatedunderthethreelow-level(i.e.5%,10%,and15%),theidentificationerrorofflutterderivativesispositivelycorrelatedwiththenoiselevelandthereducedwindspeed,butthesensitivitytoGaussianwhitenoisevariesfordifferentflutterderivatives.Whentheaerodynamicforcesontheflatplatecontainintegeroctavecolorednoise,theidentificationaccuracyofflutterderivativesissignificantlyaffectedbythethird-orderandfourth-orderharmonicnoises,whiletheinfluenceofotherlowfrequencyandultra-highfrequencynoisesisrelativelysmall.TheflutterderivativesH*2,H*4,A*2,andA*4arefoundtobemoresensitivetooctavecolorednoiseintheidentificationresultsof8flutterderivatives.TheflutterderivativesofthemaingirderoftheGreatBeltBridgebythismethodcombinedwithCFDnumericalsimulationandareingoodagreementwiththeliteratureresults,andthecalculatedresultsoffluttercriticalwindspeedarealsorelativelyclose.Thisresearchresultscanachievetheengineeringcalculationrequirementsforsimilarbridgeflutterdesigns.
作者：唐煜 杨源远 华旭刚 Author：TANGYu YANGYuanyuan HUAXugang
作者单位：西南石油大学土木工程与测绘学院,四川成都610500;湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室,湖南长沙410082西南石油大学土木工程与测绘学院,四川成都610500湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室,湖南长沙410082
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(4)
分类号：TU312+.1
关键词：桥梁工程 颤振导数识别 强迫振动 弯扭耦合 计算流体动力学
Keywords：bridgeengineering flutterderivativesidentification forcedvibration bending-torsioncoupling CFD
机标分类号：V215.34U441+.3TP391.41
在线出版日期：2024年5月17日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，湖南省教育厅创新平台开放基金资助项目，四川省科技计划项目基于同频弯扭耦合强迫振动的桥梁断面颤振导数识别方法改进[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(4)唐煜 杨源远 华旭刚为拓展强迫振动法在桥梁断面颤振导数识别领域中的应用能力,采取让断面做2次同频异相的弯扭耦合简谐运动模式,理论推导出任意非零相位差条件下的桥梁断面颤振导数识别公式.以理想平板的Theodorsen解为气动力数据源,对该...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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