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基于非线性多项式涡激力模型的桥梁涡振响应有限元分析方法
1
作者
朱志昂
孟晓亮
《振动与冲击》
北大核心
2025年第19期202-211,共10页
现有大跨度桥梁涡振响应分析大多针对涡振位移预测,而直接求解涡振内力响应的可靠方法较少。基于此,首先基于应用较多的非线性多项式涡激力模型,推导了大跨度桥梁涡激振动时多自由度运动微分方程的离散化格式,建立了非线性多项式涡激力...
现有大跨度桥梁涡振响应分析大多针对涡振位移预测,而直接求解涡振内力响应的可靠方法较少。基于此,首先基于应用较多的非线性多项式涡激力模型,推导了大跨度桥梁涡激振动时多自由度运动微分方程的离散化格式,建立了非线性多项式涡激力模型作用下,大跨度桥梁的非线性气动刚度、非线性气动阻尼矩阵;其次,在此基础上利用Newmark-β方法求解上述多自由度非线性涡激振动运动微分方程,同步获得了大跨度桥梁桥梁非线性涡激振动的位移和内力响应;最后以我国东南沿海某跨海大桥中的连续钢箱梁引桥作为工程背景,通过风洞试验确定了该桥主梁的非线性多项式涡激力模型和模型参数,利用建立的有限元方法获得了该桥的涡振位移响应,通过将位移计算结果与现有涡振振幅换算方法获得的结果进行对比后发现,两者对于涡振位移响应的预测结果相近,误差约在3%左右,验证了该方法的有效性。研究结果表明,建立的基于非线性多项式的大跨度桥梁涡振响应分析的有限元方法,能够有效预测大跨度桥梁非线性涡振位移响应,显著提高涡振内力与应力响应的求解效率,该方法的建立不仅有助于大跨度桥梁抗风理论的完善,且具有显著的工程实用价值。
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关键词
涡
激
振动(VIV)
有限元方法(FEM)
动
力
响应
非线性多项式
涡激力模型
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职称材料
非线性涡激力模型气动参数识别新方法
被引量：
1
2
作者
翁祥颖
葛耀君
陈海兴
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2014年第6期82-85,96,共5页
基于非线性最小二乘法提出识别单自由度经验非线性涡激力模型气动参数新方法。通过同伦分析法获得涡振响应二阶解析解,基于该解构造非线性拟合目标函数并采用遗传算法识别出在给定参数区间内的最优拟合结果。分别用光滑信号及有噪信号...
基于非线性最小二乘法提出识别单自由度经验非线性涡激力模型气动参数新方法。通过同伦分析法获得涡振响应二阶解析解,基于该解构造非线性拟合目标函数并采用遗传算法识别出在给定参数区间内的最优拟合结果。分别用光滑信号及有噪信号进行数值验证,结果表明该方法具有可行性及较好稳定性,并运用该方法识别出流线型闭口箱梁断面的涡激力气动参数。
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关键词
气动参数识别
涡激力模型
VAN
der
pol振子
遗传算法
桥梁节段
模型
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职称材料
典型带挑臂钢箱主梁涡激力模型研究
被引量：
2
3
作者
胡朋
陈屹林
+2 位作者
蔡春声
林伟
韩艳
《湖南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期57-67,共11页
为研究带挑臂钢箱主梁的涡激力模型,研究中以一座主跨为160 m的斜拉桥为工程背景,首先采用双向流固耦合的数值模拟方法对带挑臂钢箱主梁的涡振全过程进行了数值模拟分析,计算出主梁断面在不同风速下的涡振幅值,并与风洞试验结果进行对比...
为研究带挑臂钢箱主梁的涡激力模型,研究中以一座主跨为160 m的斜拉桥为工程背景,首先采用双向流固耦合的数值模拟方法对带挑臂钢箱主梁的涡振全过程进行了数值模拟分析,计算出主梁断面在不同风速下的涡振幅值,并与风洞试验结果进行对比.然后,基于已验证的数值模拟结果提取了主梁的涡激力时程,并以重构的涡激力值与目标值的残差大小建立了针对带挑臂钢箱主梁的涡激力数学模型.最后,通过四阶Runge-Kutta法反算出主梁的涡振响应以进一步验证所提涡激力模型的准确性,并在此基础上推导了该主梁断面的涡振稳态振幅表达式.结果表明:数值模拟计算的主梁涡振锁定区间及涡振振幅值与风洞试验结果较为吻合,当来流风速为7.2 m/s时,涡振幅值达到最大.对带挑臂钢箱主梁的涡激力时程作频谱分析发现,除最显著的一阶主频外,还存在二阶和三阶倍频,这种现象表明了该主梁涡激力具有一定的非线性特性.基于推导的带挑臂钢箱主梁涡振稳态振幅的表达式,发现了该主梁涡振稳态振幅随系数P12绝对值的增大而减小,而随系数P_(10)的增大而增大.
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关键词
大跨度桥梁
带挑臂钢箱主梁
风荷载
数值模拟
涡激力模型
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职称材料
题名
基于非线性多项式涡激力模型的桥梁涡振响应有限元分析方法
1
作者
朱志昂
孟晓亮
机构
上海工程技术大学城市轨道交通学院
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第19期202-211,共10页
基金
桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室开放课题(KLWRTBMC19-01)。
文摘
现有大跨度桥梁涡振响应分析大多针对涡振位移预测,而直接求解涡振内力响应的可靠方法较少。基于此,首先基于应用较多的非线性多项式涡激力模型,推导了大跨度桥梁涡激振动时多自由度运动微分方程的离散化格式,建立了非线性多项式涡激力模型作用下,大跨度桥梁的非线性气动刚度、非线性气动阻尼矩阵;其次,在此基础上利用Newmark-β方法求解上述多自由度非线性涡激振动运动微分方程,同步获得了大跨度桥梁桥梁非线性涡激振动的位移和内力响应;最后以我国东南沿海某跨海大桥中的连续钢箱梁引桥作为工程背景,通过风洞试验确定了该桥主梁的非线性多项式涡激力模型和模型参数,利用建立的有限元方法获得了该桥的涡振位移响应,通过将位移计算结果与现有涡振振幅换算方法获得的结果进行对比后发现,两者对于涡振位移响应的预测结果相近,误差约在3%左右,验证了该方法的有效性。研究结果表明,建立的基于非线性多项式的大跨度桥梁涡振响应分析的有限元方法,能够有效预测大跨度桥梁非线性涡振位移响应,显著提高涡振内力与应力响应的求解效率,该方法的建立不仅有助于大跨度桥梁抗风理论的完善,且具有显著的工程实用价值。
关键词
涡
激
振动(VIV)
有限元方法(FEM)
动
力
响应
非线性多项式
涡激力模型
Keywords
vortex induced vibration(VIV)
finite element method(FEM)
dynamic response
nonlinear polynomial vortex induced force(VIF)model
分类号
O242.21 [理学—计算数学]
U441.3 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
非线性涡激力模型气动参数识别新方法
被引量：
1
2
作者
翁祥颖
葛耀君
陈海兴
机构
同济大学土木工程防灾国家重点实验室
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2014年第6期82-85,96,共5页
基金
科技部重点实验室项目资助(SLDRCE09-A-01)
文摘
基于非线性最小二乘法提出识别单自由度经验非线性涡激力模型气动参数新方法。通过同伦分析法获得涡振响应二阶解析解,基于该解构造非线性拟合目标函数并采用遗传算法识别出在给定参数区间内的最优拟合结果。分别用光滑信号及有噪信号进行数值验证,结果表明该方法具有可行性及较好稳定性,并运用该方法识别出流线型闭口箱梁断面的涡激力气动参数。
关键词
气动参数识别
涡激力模型
VAN
der
pol振子
遗传算法
桥梁节段
模型
Keywords
aerodynamic parameters identification
vortex induced force model
Van der Pol oscillator
geneticalgorithms
bridge section model
分类号
U441.3 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
典型带挑臂钢箱主梁涡激力模型研究
被引量：
2
3
作者
胡朋
陈屹林
蔡春声
林伟
韩艳
机构
长沙理工大学土木工程学院
东南大学交通学院
广州市城建规划设计院有限公司
出处
《湖南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期57-67,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(51878080,52178451,51822803)
湖南省自然科学基金资助项目(2020JJ3035,2018JJ3538)。
文摘
为研究带挑臂钢箱主梁的涡激力模型,研究中以一座主跨为160 m的斜拉桥为工程背景,首先采用双向流固耦合的数值模拟方法对带挑臂钢箱主梁的涡振全过程进行了数值模拟分析,计算出主梁断面在不同风速下的涡振幅值,并与风洞试验结果进行对比.然后,基于已验证的数值模拟结果提取了主梁的涡激力时程,并以重构的涡激力值与目标值的残差大小建立了针对带挑臂钢箱主梁的涡激力数学模型.最后,通过四阶Runge-Kutta法反算出主梁的涡振响应以进一步验证所提涡激力模型的准确性,并在此基础上推导了该主梁断面的涡振稳态振幅表达式.结果表明:数值模拟计算的主梁涡振锁定区间及涡振振幅值与风洞试验结果较为吻合,当来流风速为7.2 m/s时,涡振幅值达到最大.对带挑臂钢箱主梁的涡激力时程作频谱分析发现,除最显著的一阶主频外,还存在二阶和三阶倍频,这种现象表明了该主梁涡激力具有一定的非线性特性.基于推导的带挑臂钢箱主梁涡振稳态振幅的表达式,发现了该主梁涡振稳态振幅随系数P12绝对值的增大而减小,而随系数P_(10)的增大而增大.
关键词
大跨度桥梁
带挑臂钢箱主梁
风荷载
数值模拟
涡激力模型
Keywords
long-spanbridge
steelboxgirderwithprojectingslabs
windloads
numericalsimulation
vortex-inducedforcemodel
分类号
U442 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于非线性多项式涡激力模型的桥梁涡振响应有限元分析方法
朱志昂
孟晓亮
《振动与冲击》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
非线性涡激力模型气动参数识别新方法
翁祥颖
葛耀君
陈海兴
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2014
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
典型带挑臂钢箱主梁涡激力模型研究
胡朋
陈屹林
蔡春声
林伟
韩艳
《湖南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
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职称材料
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