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基于自由振动法的典型桥梁断面颤振研究
| 论文题名： | 基于自由振动法的典型桥梁断面颤振研究 |
| 关键词： | CFD数值模拟;颤振导数;颤振临界风速;风攻角;软颤振 |
| 摘要： | 颤振是桥梁受到风荷载作用而产生的自激振动，具有极强的破坏性，在桥梁设计阶段必须严格杜绝颤振的发生，颤振导数是计算桥梁颤振临界风速的重要参数，而颤振临界风速是桥梁抗风设计的一个重要指标，因此设计师们需要在桥梁设计的阶段识别该桥的颤振导数并计算出桥梁颤振临界风速。本文采用自由振动法通过FLUENT软件对二维桥梁断面进行颤振分析计算，具体内容如下： 第一，以薄平板代替理想平板，建立数值计算模型，计算其在不同风速下的位移、速度以及加速度响应，识别了该平板的八个颤振导数并搜索出其颤振临界风速，与理论解对比，颤振导数与颤振临界风速与理论解比较吻合，验证了本文计算方法以及UDF程序的可行性。 第二，仍以薄平板为研究对象，进一步识别了其在不同风攻角的来流风场中的颤振导数，并搜索出其颤振临界风速，与风洞试验结果进行了对比分析。通过涡量云图和流线图分析了来流风攻角对平板气动稳定性的影响。 第三，建立了苏通大桥主梁流线型扁平箱梁缩尺模型，识别了该模型在0°攻角下的颤振导数并搜索该模型的颤振临界风速，通过与风洞试验结果和采用强迫振动法的数值模拟结果对比研究，进一步验证了采用自由振动法对流线型箱梁这种气动外形类似平板的断面进行颤振数值模拟分析的有效性，然后搜索了其在不同风攻角下的颤振临界风速，分析了风攻角对气动稳定性的影响。 第四，建立了旧Tacoma大桥缩尺模型，考虑其细节构造，对其进行颤振性能分析，并通过其振动的振幅及频率分析了其存在的涡激共振和“软颤振”现象，然后通过涡量云图以及压力云图，分析了钝体断面气动不稳定的原因，最后对“软颤振”的振动形态进行了分析。 |
| 作者： | 祝海峰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张英姿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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