基于CFD和系統(tǒng)辨識(shí)理論的大跨橋梁顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別研究.pdf

1、橋梁建設(shè)正日趨大長(zhǎng)化，因剛度和阻尼往往較小，其顫振臨界風(fēng)速也大幅降低，顫振穩(wěn)定性已經(jīng)成為大跨橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)性能的迅猛發(fā)展，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的數(shù)值方法趨于成熟，雖然這些方法還不能完全代替風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，但已成為研究大跨結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的另一種有效手段。顫振導(dǎo)數(shù)研究是大跨度橋梁風(fēng)致振動(dòng)的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容?；诠?jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)，本文將系統(tǒng)辨識(shí)理論引入到了橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別中。 本文采用Flue

2、nt軟件來(lái)進(jìn)行二維斷面的流場(chǎng)模擬。數(shù)值模擬采用強(qiáng)迫振動(dòng)法，將模型運(yùn)動(dòng)的二個(gè)自由度解耦，即假定模型分別純豎彎或純扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。編寫(xiě)UDF函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)二維模型數(shù)值模擬的強(qiáng)迫振動(dòng)。對(duì)薄平板二維節(jié)段模型做了顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別，顫振導(dǎo)數(shù)的計(jì)算結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)值有很好的一致性。 將系統(tǒng)辨識(shí)理論引入到數(shù)值模擬識(shí)別顫振導(dǎo)數(shù)中，在CFD數(shù)值模擬計(jì)算中的實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)迫橋梁斷面運(yùn)動(dòng)的指數(shù)脈沖激勵(lì)。根據(jù)激勵(lì)的位移輸入和CFD數(shù)值模擬的氣動(dòng)力輸出，通過(guò)系統(tǒng)識(shí)別獲得橋梁斷面

3、繞流場(chǎng)系統(tǒng)氣動(dòng)模型的方法進(jìn)行氣動(dòng)力仿真和顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別。為驗(yàn)證本文方法的正確性，進(jìn)行了薄平板顫振導(dǎo)數(shù)的識(shí)別，所識(shí)別的顫振導(dǎo)數(shù)與傳統(tǒng)數(shù)值計(jì)算方法相吻合，驗(yàn)證了該方法的可靠性。 同時(shí)以三汊磯大橋?yàn)楣こ瘫尘埃\(yùn)用該方法進(jìn)行了顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別。將結(jié)果與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)比較分析表明：采用本文方法得到的計(jì)算結(jié)果與橋梁的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果吻合得較好，再次說(shuō)明該方法具有足夠的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，可以作為橋梁斷面氣動(dòng)選型或者顫振分析的有效方法。 與傳統(tǒng)的數(shù)值模擬