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悬索桥铰接式吊索涡激振动气动干扰效应数值分析
| 论文题名： | 悬索桥铰接式吊索涡激振动气动干扰效应数值分析 |
| 关键词： | 悬索桥;铰接式吊索;涡激振动;流固耦合;数值模拟 |
| 摘要： | 众所周知，悬索桥是以承受拉力的缆索作为重要承重构件的桥梁，是典型的柔性结构，而由于悬索桥桥梁结构自重轻，阻尼低，在常风速的条件下，悬索桥桥梁及其构件（如主梁、主缆、吊索等）极易发生涡激共振响应，因此，对于悬索桥铰接式吊索的涡激振动研究是很有必要的，也是很有意义的。 为了探讨用数值方法研究悬索桥吊索涡激振动现象，本文以某大跨径悬索桥铰接式吊索为背景，采用计算流体力学软件 CFX和 ANSYS结构建模软件Workbench相结合的流固耦合模拟方法进行悬索桥铰接式吊索的涡激振动数值模拟，模拟得到铰接式吊索发生涡激共振时的相关参数，求出最大振幅及吊索发生涡激共振时的锁定风速，具有一定的工程实用价值。 首先，本文参考已有文献分别建立了二维单圆柱绕流模型和二维单圆柱流固耦合模型，分别进行了单圆柱绕流计算和单圆柱流固耦合计算，得到绕流及流固耦合的相关参量，并与已有参考文献进行了对比分析，验证了本文所使用的流固耦合模拟方法的正确性； 其次，利用本文的建模方法和流固耦合模拟方法建立并计算了并列两圆柱在两种不同湍流模型（RNGκ-ε和SSTκ-ω湍流模型）下的涡激振动响应，对这两种不同的湍流模型的计算结果进行比较分析，得到相应的结论：在进行并列两圆柱涡激振动数值计算时，两种湍流模型的结果存在一定差异，而且从结果可以看出SSTκ-ω湍流模型的数值模拟结果更加接近于实验值，SSTκ-ω湍流模型优于RNGκ-ε湍流模型； 最后，利用本文的建模方法建立了某大跨径悬索桥铰接式吊索的二圆柱吊索流固耦合模型，采用有限元软件ANSYS对五种不同长度的吊索（D39号、D41号、D44号、D46号和D49号吊索）进行模态分析，以确定吊索的自振频率，进而确定吊索的刚度及阻尼；选取其中的三种吊索（D39号、D44号和D46号吊索）进行涡激振动仿真计算，分别计算了这三种不同长度吊索的涡激振动响应，得到吊索发生涡激振动的锁定风速，发生涡激振动时吊索的最大振幅等，得到结论：D39号、D44号和D46号吊索发生涡激振动的锁定风速依次增大，而D39号吊索的锁定风速较D44号吊索和D46号吊索小得多，说明D39号吊索在较低风速下最容易发生涡激振动，在实际工程中要做好抑振措施。 |
| 作者： | 岳明 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 王东炜;李胜利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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