流线型桥梁断面颤振稳定性数值模拟分析

"这篇论文是长安大学学报(自然科学版)在2011年第31卷第3期发表的一篇研究文章，作者包括白桦、夏勇、刘健新和李加武，主要探讨了流线型桥梁断面的颤振稳定性问题。通过采用动网格技术和结构分状态强迫振动法，他们对气动力进行提取，并运用最小二乘法求解颤振导数。研究涉及理想薄平板和三种不同流线型桥梁断面，分析了颤振稳定性与桥梁设计参数之间的关系。" 本文主要知识点： 1. **颤振稳定性**：颤振是桥梁结构在高速风荷载作用下可能出现的一种自激振动现象，严重影响桥梁的安全性和耐久性。颤振稳定性研究旨在预测和避免这种不稳定的动态响应。 2. **动网格技术**：这是一种数值模拟技术，允许网格随时间或空间变化以适应物体的运动，从而更准确地模拟流动与结构相互作用的过程。 3. **结构分状态强迫振动法**：这是一种分析结构在周期性外部激励下的振动行为的方法，适用于研究桥梁在风荷载下的动态特性。 4. **颤振导数**：在风工程中，颤振导数是描述气动弹性系统颤振特性的重要参数，可以通过最小二乘法从稳定气动力数据中计算得到。 5. **Theodorsen理论**：Theodorsen提出的理论是一种经典空气动力学理论，用于计算二维薄翼在低速气流中的气动力，此处作为比较基准，验证了数值计算的准确性。 6. **数值模拟**：通过计算机程序模拟流线型桥梁断面在风载下的颤振行为，可以提供实验难以获取的复杂动态信息。 7. **宽高比**：桥梁主梁的宽高比对其颤振稳定性有显著影响，增加宽高比可以提高颤振稳定性。 8. **主梁底板形状**：研究发现，当宽高比相同时，主梁底板采用折线形状相较于圆弧线能提供更好的颤振稳定性。 9. **临界风速**：计算颤振临界风速对于设定桥梁设计风速标准和评估其抗风性能至关重要。 10. **桥梁工程与流线型断面**：流线型设计有助于减小风阻，提高桥梁的颤振稳定性，但具体效果取决于多个设计参数。 此研究通过数值模拟方法深入理解了流线型桥梁断面的颤振特性，为实际桥梁设计提供了理论依据，强调了设计参数如宽高比和底板形状对颤振稳定性的影响。这些发现对于优化桥梁设计、提升桥梁抗风性能具有实际应用价值。