鋼箱梁加勁板線性與非線性振動的理論與試驗研究

《鋼箱梁加勁板線性與非線性振動的理論與試驗研究》是依託華南理工大學，由馬牛靜擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鋼箱梁加勁板線性與非線性振動的理論與試驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馬牛靜
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

隨著鋼箱梁的廣泛套用，加勁板的力學行為受到越來越多的關注，本項目從理論和試驗兩個方面對其動力學特性進行研究：第一，考慮加勁板的初始幾何缺陷與焊接殘餘應力，運用能量原理建立加勁板的線性與非線性振動微分方程；第二，對於線性自由振動，討論加勁板的初始幾何缺陷、焊接殘餘應力、阻尼、幾何參數的變化對自振頻率和振型的影響；第三，分別考慮加勁板的1:2與1:3內共振情況，運用同倫分析法研究求解加勁板分別在非共振激勵、主共振激勵與參數激勵作用下的非線性振動，並對板與肋之間的應力變化規律進行分析；第四，製作一定數量的加勁板模型，考慮四邊簡支與四邊固定兩種典型的邊界條件，分析加勁板的自由振動以及分別在橫向諧波激勵、面內諧波激勵作用下的受迫振動特性。.本項目結合理論推導、數值模擬及模型試驗，系統地研究了鋼箱梁加勁板的動力行為，以期準確地預測加勁板結構的動力特性，從而為鋼箱梁加勁板的設計及振動控制提供依據。

結題摘要

隨著鋼箱梁的廣泛套用，加勁板的力學行為受到越來越多的關注，既有的研究工作均集中於靜力及屈曲方面，由於鋼箱梁加勁板承受各種動荷載作用，對其動力行為的研究更具有現實意義。本項目從理論和試驗兩個方面對其動力學特性進行研究，主要研究內容及成果如下：第一，運用組合板梁單元法分析鋼箱梁梯形肋加勁板，並構建了模擬橋面鋪裝層的8節點實體板單元，運用這兩種單元分析梯形肋加勁板與橋面鋪裝的力學特性，不僅能滿足計算精度的要求，同時亦減少了單元劃分的數量，從而提高了計算效率，值得在工程中推廣；第二，運用能量原理分析鋼箱梁加勁板的線性局部振動，該方法較之於等效正交異性板法具有更廣的適用性，尤其是計算高階頻率；第三，對加勁板線性振動進行參數分析，重點討論初始幾何缺陷及焊接殘餘應力對其動力性能的影響，結果表明初始幾何缺陷在局部線性振動中的影響較小，實際套用中可以不予考慮，而焊接殘餘應力的影響則比較明顯，不能忽略；第四，通過對加勁板單模態非線性振動的參數分析，得到了參數變化對非線性頻率影響規律；第五，通過對加勁板雙模態非線性振動的參數分析，得到了結構參數對加勁板幅頻特性及振幅-激勵特性的影響關係，同時亦分析了初始幾何缺陷對加勁板非線性動力特性的影響；第六，通過加勁板振動的模型試驗及現場試驗進一步驗證了理論及數值分析的準確性，同時亦歸納出部分振動特性。 本項目結合理論推導、數值模擬及試驗分析，系統地研究了鋼箱梁加勁板的線性及非線性振動特性，得到了大量的具有工程套用價值的實用性成果，可以為鋼箱梁加勁板的動力設計及振動控制提供依據。