移动载荷作用下梁桥的振动特性

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:mqj1965
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近年来,移动载荷在交通、土木、机械工程领域的相关研究始终是热点课题之一。为了突出短时间内梁桥的振动特性和降低研究难度,工程技术人员一般将移动载荷问题简化为线性振动问题来处理,然而许多工程振动问题中的非线性因素带来了一些线性系统所没有的动力学现象如:多解、跳跃、动态分岔以及混沌等。本文从移动载荷问题着手,提出了若干个载荷通过桥梁时因轴向力导致形变的非线性的移动载荷模型以及在若干个移动载荷作用下的梁桥减振模型。通过非线性动力学的定性理论和定量方法,针对所提出的移动载荷模型和减振模型进行理论和数值两个方面分析和计算。文章的大体结构如下:第一章,简要介绍了非线性动力学和移动载荷相关问题的历史、研究现状以及本文的研究内容和主要创新点。第二章,考虑欧拉-伯努利梁的一阶截非线性振动模态,建立单自由度多个载荷连续通过梁桥的梁桥振动模型。采用平均法,得到幅频响应方程,分别利用奇异性理论和最简规范型理论分析系统余维2静态分岔和动态分岔。通过Melnikov函数方法找到系统产生混沌的边界条件。利用Matlab进行数值模拟验证动态分岔的存在以及混沌存在的必要条件。第三章,构建基于SD振子的梁桥非线性动力减振模型及动力学方程。首先,利用平均法得到安装TMD和SD减振装置时幅频响应方程,利用Matlab和Mathematic数值计算软件绘出了幅频响应曲线。其次,通过比较移动载荷模型及其减振模型的分岔图,揭示SD减振在混沌控制方面具有良好效果。最后,在特定数值下给出质量比因素对于减振效果的影响更进一步展示SD减振装置的减振效果。第四章,考虑欧拉-伯努利梁的二阶截非线性振动模态,建立两自由度多个载荷连续通过梁桥的梁桥振动模型。将非自治广义Melnikov方法运用到高维车桥耦合非自治系统中,得到系统产生单脉冲和多脉冲混沌动力学行为的必要条件。利用数值模拟,验证两自由度移动载荷作用下的简支梁桥存在多脉冲混沌现象。第五章,为使研究结果更加接近于实际工程,建立了移动弹簧质量模型及其作用下的梁桥减振模型,采用Matlab进行数值模拟,得到丰富而有趣的非线性动力学现象及其减振效果图,为模型服务实践提供理论依据。第六章,总结了全文的主要研究成果和创新点,指出了本文所研究移动载荷系统存在的问题及今后的研究方向。
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