风激拉索多模态张弛振荡与临界风速分析

"风激拉索的张弛振荡分析 (2012年)，浙江大学学报(工学版)，应祖光，王建文" 这篇论文主要探讨了斜拉索在横向风荷载作用下的多模态张弛振荡特性。张弛振荡是指物体在外部周期性力的作用下，经历连续的松弛和紧张状态，形成的一种非线性动力学现象。在风工程领域，这种振荡对于桥梁和其他大跨度结构的安全性和稳定性至关重要。 作者首先建立了拉索在风力作用下的非线性运动微分方程，这个方程考虑了拉索的动态响应，特别是横向运动。由于拉索的纵向运动通常比横向运动小，因此简化为只关注横向振动的偏微分方程。然后，他们应用了Galerkin方法，这是一种常用于将偏微分方程转化为常微分方程组的技术，以更好地描述拉索的多模态自激振动行为。 接下来，论文中利用非线性振动的平均法求解系统，得到了自激振动的分析解，这有助于理解和预测拉索在不同条件下的张弛振荡行为。通过这种方法，他们确定了拉索张弛振荡的存在条件，并计算了前二阶模态的临界风速，即风速达到一定值时，拉索开始发生张弛振荡的阈值。 数值模拟被用来验证这些理论分析，进一步确认了拉索张弛振荡的临界风速与结构模态阻尼的关系。研究发现，随着结构模态阻尼的增加，拉索张弛振荡的临界风速也会提高。此外，振动模态、风速的波动以及风力系数等因素也对张弛振荡有显著影响。 这篇论文提出的分析方法对于理解和预测风激拉索的振动行为提供了新的视角，对于工程设计和振动控制具有实际意义。它强调了在考虑大跨度结构如桥梁的安全性时，必须充分理解风荷载引起的各种非线性动力效应，尤其是张弛振荡，以便采取适当的减振措施。