拉索端部弹性约束振动控制研究

来源 :同济大学土木工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ufo747
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索由于其高强度,轻质量而在结构工程、海洋运输工程、电力传输等中被广泛应用,但是由于它柔性大、质量小、阻尼小,在外载作用下或支承运动时,容易导致大范围振动,加速拉索的疲劳。拉索的主动控制需要外界能量的输入,横向的被动控制影响拉索结构的整体美观,所以在拉索端部设置弹性约束进行轴向被动振动控制是一种很好的方法。 本文主要对拉索—弹性约束系统的振动及其控制进行了理论和试验分析,主要包括以下工作: 1.综合考虑抗弯刚度、垂度和几何非线性的影响,通过DAlembert原理建立水平拉索非线性自由振动方程,针对是否考虑垂度和几何非线性,分别建立线性无垂度理论、线性有垂度理论、非线性无垂度理论和非线性有垂度理论。 2.用谐波平衡法求得拉索振动固有频率的近似解析解,讨论了抗弯刚度、垂度、几何非线性、及模态耦合对拉索振动频率的影响,并给出了抗弯刚度、垂度和几何非线性对固有频率影响的定量判定。 3.考虑垂度和几何非线性的影响,针对拉索第一阶模态,建立了拉索—弹性约束系统平面内横向振动方程;应用龙格—库塔法求解方程;经过仿真分析,验证了该振动控制具有一定的减振效果。 4.以拉索中点处均方根位移为减振目标,给出了计算最优阻尼参数和最小均方根位移的近似解析式,完成了弹性约束减振系统的优化设计。 5.对模型拉索进行试验研究。设置两端简支的水平拉索,测量拉索自由振动时程曲线,研究垂度和几何非线性对拉索振动频率的影响;通过在索端沿轴向设置弹簧构造弹性支座,研究可动支座对拉索振动固有频率的影响;在索端沿轴向设置弹性约束,验证弹性约束对拉索振动的减振效果,讨论阻尼系数和弹簧刚度对减振效果的影响,最后验证理论研究的正确性。 6.最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。
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