结构风致振动与控制的若干问题研究与思考
风力发电机械系统的振动与控制分析
风力发电机械系统的振动与控制分析引言随着能源危机和环境问题的日益凸显，可再生能源逐渐成为世界能源领域的热点。
在可再生能源中，风能因其广泛分布、无污染、可再生等特点而备受关注。
风力发电机械系统作为转化风能为电能的核心设备，其安全性、可靠性和稳定性问题一直是研究的热点之一。
其中，振动问题是影响风力发电机械系统性能和寿命的关键因素之一。
本文旨在通过对风力发电机械系统的振动与控制分析，进一步探讨其振动特性以及减振控制的方法和效果。
风力发电机械系统的振动特性风力发电机械系统的振动问题主要包括机身振动、风机轴线振动、风轮轮毂振动等。
其中，机身振动是由于风力引起的机身整体或局部的振动现象。
风机轴线振动是风力作用引起的风机转子与轴之间发生相对位移现象。
风轮轮毂振动则是由风力引起的风轮轮毂产生的振动现象。
风力发电机械系统的振动特性与结构设计、制造工艺、受力状态等因素密切相关。
一方面，合理的结构设计和制造工艺可以降低振动的产生，提高系统稳定性；另一方面，受力状态的变化也会导致机械系统的振动特性发生变化。
因此，科学合理的振动控制策略对于风力发电机械系统的性能优化至关重要。
风力发电机械系统的振动控制方法目前，常用的风力发电机械系统振动控制方法主要包括主动控制和被动控制两种。
主动控制方法是通过使用传感器、控制器和执行机构等设备实时监测和控制风力发电机械系统的振动。
其中，通过使用传感器对机械系统的振动进行实时监测，可以获取相关的振动数据；同时，控制器可以根据振动数据对风力发电机械系统进行控制，如调整转速、角度等，从而减小振动。
被动控制方法是通过选择合适的材料、结构和设计等手段来降低机械系统的振动。
例如，通过选择具有良好的抗震效果的材料，可以有效减小风力发电机械系统的振动；通过合理设计机械结构，如增加支撑点、加强连接等，也可以降低振动的产生。
风力发电机械系统振动控制方法的选择应根据具体情况综合考虑。
主动控制方法对于控制精度要求较高、振动频率较高的风力发电机械系统更为适用；而被动控制方法则更适用于振动频率较低的风力发电机械系统。
风力发电机振动控制技术研究
风力发电机振动控制技术研究随着可再生能源的发展，风力发电成为了一种越来越重要的能源来源。
然而，风力发电机也存在着一些问题，比如振动问题，这不仅会影响发电机的寿命和稳定性，还会对周围环境和人员造成噪音污染。
因此，风力发电机振动控制技术的研究变得非常重要。
首先，需要理解风力发电机的振动特性。
在运行过程中，风力发电机会受到外部风等载荷的影响，从而产生不同类型的振动，如扭曲、弯曲和轴向等振动。
这些振动形态往往导致疲劳损伤等问题，进而影响风力发电机的寿命和性能。
针对这些问题，研究人员们提出了一系列的控制策略。
其中，主动控制策略是一种常见的方案，它通过调节风力发电机的控制器和执行器来实现振动控制。
例如，传统的PID控制器和现代的模型预测控制器（MPC）可以精准地控制风力发电机的叶片角度、转速和扭矩等参数，从而减小振动幅度。
此外，智能控制技术也被应用于风力发电机振动控制领域，例如基于人工神经网络和遗传算法等的模糊控制、神经控制和进化算法控制。
另外，还有一种被广泛应用的被动控制策略，即减振器。
减振器可以通过增加风力发电机的阻尼和质量等手段来抑制振动的产生。
其中比较常见的减振器设计包括浆片式、多层式和液压式等，它们都有着不同的特点和应用范围。
例如浆片式减振器适用于低频振动，而液压式减振器则更适合于高频振动，这些减振器的应用可以有效地减少风力发电机通常产生的振动。
此外，还可以通过对风力发电机进行结构优化来控制振动。
结构优化可以通过改变风力发电机的材料、形状和布局等方式来降低结构的谐振频率，从而减少振动的产生。
目前，利用计算机模拟技术设计风力发电机结构的工作已经非常的成熟，可以针对不同的问题进行模拟分析。
综上所述，风力发电机振动控制技术研究是一个需要关注的领域。
研究人员们已经提出了各种各样的控制策略，包括主动控制和被动控制，以及结构优化等。
未来，随着科技的发展和人们对可再生能源的需求，研究人员们可以继续深入振动控制领域，探索更加有效的控制技术，为风力发电产业的发展做出更大的贡献。
风力发电塔筒振动控制研究与方法讨论
风力发电塔筒振动控制研究与方法讨论随着对可再生能源的依赖度逐渐增加，风力发电作为一种环保、可持续的能源方式受到了越来越多的关注。
然而，风力发电塔筒振动问题成为了一个亟待解决的难题。
本文将讨论风力发电塔筒振动的原因和影响，并探讨目前研究中使用的方法。
风力发电塔筒振动是指风力发电机组工作过程中，塔筒的振动现象。
塔筒振动的原因主要有两个方面：一是风作用力的影响，二是塔筒结构的固有特性。
当风作用力超过一定阈值时，将会引发塔筒的自然频率振动。
这种振动不仅会影响风速测量的准确性，还可能对发电机组的稳定性和安全性产生不可忽视的威胁。
塔筒振动对风力发电站的性能有着重要的影响。
首先，塔筒振动会产生噪声，对附近居民生活造成困扰，并可能引发环境污染的投诉。
其次，塔筒振动还会导致发电机组的机械疲劳和结构破坏，进而降低发电效率和延缓风力发电机组的使用寿命。
因此，研究和采用有效的塔筒振动控制方法具有重要的理论意义和实际价值。
目前，已经有一些针对风力发电塔筒振动的控制方法得到了广泛应用。
其中一种常用的方法是利用主动振动控制技术。
这种方法主要通过在塔筒上设置执行器和传感器，实时监控和主动控制塔筒振动。
执行器受到传感器的信号驱动，通过施加控制力或刹车力来抑制塔筒的振动。
这种方法具有即时性和精确性，并能在不同的风速和频率下实现精确的振动控制。
然而，主动振动控制技术的安装和维护成本较高，这对于风力发电站的投资和运营带来了一定的挑战。
pass页，除了主动振动控制技术，还有一些被用于风力发电塔筒振动控制的被动控制方法。
被动振动控制技术利用阻尼器、质量阻抗装置或减振器等来消除或减小塔筒振动。
这些被动控制装置通过改变塔筒的固有频率和振动幅度，起到了减振的作用。
虽然被动控制方法具有一定的有效性，但其控制效果相对较弱，难以实现对不同风速和频率的精确控制。
另外，为了更好地控制风力发电塔筒振动，还有一些新兴的控制方法正在被研究和开发。
其中，一种重要的方法是结合人工智能和控制算法，建立预测模型并实时优化振动控制策略。
土木工程结构振动控制的研究现状与展望
土木工程结构振动控制的研究现状与展望摘要：地震会给人类世界带来十分严重的危害，具有预测难以及破坏性大等等问题，因此如何保证土木工程建筑的质量具有一定的意义，而土木工程结构振动控制在抗震领域之中具有相当重要的意义，基于此，本文论述了我国土木工程结构振动控制研究的现状以及发展方向。
关键词：土木工程；结构振动；现状；展望1、土木工程结构振动控制的研究现状在地震过程中，工程结构会因剧烈的动力荷载的作用受到一定程度的破坏，而工程结构中的一般抗震设计不能很好的避免荷载造成的损伤，因此土木工程结构振动控制受到人们关注，逐渐应用到工程的抗震领域中。
土木工程结构振动控制就是土木工程结构的特定部位装设隔振垫、消能支撑、消能剪力墙等某种控制装置结构或机构科学合理的控制其工程结构，使其不受到地震或大风中的加速度、位移的影响，保证工程结构、仪器设备、人员的安全。
这些控制装置或机构能分担工程在地震中的振动作用，减弱工程自身承担的力，而且可以通过调整结构的自振频率或周期，增大结构阻尼，施加控制力等，以达到降低结构振动作用下的各种反应。
结构振动控制最早广泛应用在机械、宇航、船舶等领域，后来该技术迅速发展，逐渐应用在土木工程领域。
目前土木工程结构控制主要分为四个方面，分别是被动控制、主动控制、混合控制及智能控制，下面进行详细介绍。
2.1、主动控制振动主动控制研究现状20 世纪50 年代末，由美国科学家率先提出了振动主动控制技术的研究报告，进入20 世纪70 年代振动主动控制才进入广泛的探索阶段，20 世纪80 年代，现代控制理论----- 尤其是随着信号处理技术的成熟，振动主动控制技术得到蓬勃发展。
发展到20世纪90 年代，振动主动控制技术已日趋成熟，其研究对象己经从简单的线性系统发展到复杂的非线性系统，控制系统从简单的单输入单输出发展到多输入多输出系统，控制方法也在不断改进，已成功应用于航空航天结构振动控制、土木工程结构抗震、车辆结构隔震以及其他机械设备振动控制等领域，并且后来出现的模糊控制、神经网络控制等智能控制新型方法也已在振动主动控制中得到应用。
建筑结构振动分析与控制研究
建筑结构振动分析与控制研究1. 引言建筑结构的振动是指结构在受到外界力的作用下发生的运动。
振动问题一直以来都是建筑工程中的一个重要课题，对于保证建筑结构的安全性、舒适性和耐久性至关重要。
本文将探讨建筑结构振动的分析和控制方法，以及相关研究进展。
2. 建筑结构振动分析2.1 建筑结构振动的分类建筑结构的振动可分为自由振动和强迫振动。
自由振动是指建筑结构在没有外界力作用下的自身振动，如地震、风荷载等；而强迫振动是指建筑结构受到外界力作用的振动，如机械设备运转等。
2.2 振动模态分析振动模态分析是一种常用的建筑结构振动分析方法。
它通过求解结构的固有振动频率和模态形状，得到结构的振动特性。
通常采用有限元法作为振动模态分析的数值计算方法，这种方法具有计算精度高、适用范围广等优点。
3. 建筑结构振动控制3.1 主动控制方法主动控制方法是指通过引入外界控制力来改变建筑结构的振动特性。
常见的主动控制方法包括质量和刚度变化法、控制杆法以及智能材料控制等。
这些方法能够实时调节建筑结构的振动特性，从而减小结构的振动响应。
3.2 被动控制方法被动控制方法是指通过在结构上添加附加物用以吸收或耗散振动能量，从而减小结构的振动响应。
常见的被动控制方法包括隔震、摆锤、液体阻尼器等。
这些方法通过改变结构的动力特性，降低结构与外界激励的耦合效应，从而减小结构的振动响应。
4. 建筑结构振动控制研究进展4.1 结构振动控制理论研究近年来，随着计算机技术和控制理论的不断发展，建筑结构振动控制研究取得了重要进展。
研究人员通过建立结构动力模型和振动控制模型，提出了一系列高效的振动控制算法和方法。
4.2 智能材料在振动控制中的应用智能材料在振动控制中具有重要的应用潜力。
形状记忆合金和压电材料等智能材料可以根据外界激励的变化自动调节其力学性能，从而减小建筑结构的振动响应。
研究人员通过开展智能材料在建筑结构振动控制中的应用研究，为解决建筑结构振动问题提供了新的思路和方法。
结构动力学中的风振问题分析
结构动力学中的风振问题分析结构动力学是研究结构在外界力作用下的振动行为的学科，而风振问题则是结构动力学中一个重要的研究方向。
本文将从风振问题的背景和原因、影响因素和评估方法等方面进行详细分析和讨论。
一、背景和原因在风振问题中，结构物在大风环境下会受到风力的作用，引起结构的振动。
风振问题主要存在于高层建筑、长跨度桥梁、烟囱、塔楼等高耸结构中。
这种振动既可能是结构自身的自由振动，也可能是受到风力激励后的强迫振动。
风振问题的产生原因可以归结为以下几点：1. 气象因素：大风引起的气动力是产生风振问题的主要原因之一。
气象因素包括风速、风向、风向变化频率等。
2. 结构刚度：结构刚度的大小将直接影响结构的振动特性，而刚度小的结构更容易受到风力的激励而发生振动。
3. 结构阻尼：结构的阻尼越小，振动越容易发生和持续。
因此，结构的阻尼对于风振问题的研究具有重要意义。
4. 结构质量：结构质量的大小也将影响结构的振动特性，质量越大，振动频率越低，风振问题相对较小。
二、影响因素风振问题的复杂性决定了其受到多个因素的共同影响。
主要的影响因素包括：1. 风速和风向：风速和风向是产生风振问题的主要因素，其中风速对结构振动的影响最为显著。
2. 结构特性：结构的刚度、质量和阻尼等特性将直接影响结构的振动响应。
3. 结构形状和几何尺寸：结构的形状和几何尺寸影响着结构对风力的反应，尤其是在流体作用下的层流和湍流区域。
4. 地面效应：结构与地面之间的交互作用对风振问题也具有重要影响。
三、评估方法针对风振问题，需要进行定量的评估和分析，以寻找有效的风振控制措施。
常用的评估方法包括：1. 数值模拟：通过数值模拟方法，可以模拟结构在大风作用下的振动响应。
常用的数值方法包括有限元法、计算流体力学方法等。
2. 风洞试验：风洞试验可以模拟真实的风场环境，并通过模型的测试来评估结构的振动响应。
风洞试验是评估风振问题最为直观和准确的方法之一。
3. 实测方法：通过实际的结构振动监测数据，可以对结构的风振问题进行评估和分析。
高层建筑结构的风致振动控制
高层建筑结构的风致振动控制在高层建筑结构设计和建造过程中，风致振动是一个重要的问题。
高楼居住者经常会感受到建筑物在强风中的晃动，这不仅影响住户的生活质量，还可能对建筑的结构稳定性产生负面影响。
因此，高层建筑结构的风致振动控制成为了研究的热点之一。
一、引言在引言中，我们将介绍高层建筑结构的风致振动控制的重要性，并提出本文研究的目的和意义。
二、背景这一部分将介绍高层建筑结构的基本特点和存在的挑战，特别是在面对大风时的振动问题。
我们还将简要讨论目前已有的研究成果和现有的风振控制方法。
三、风致振动现象的原理在这一部分，我们将解释高层建筑结构在风力作用下发生振动的原理。
这涉及到风荷载的作用机制以及结构的固有频率等基础知识。
四、风振控制方法本部分将介绍目前常用的风振控制方法，包括质量阻尼、刚度控制和主动控制等。
针对每种方法，我们将详细说明其工作原理和应用范围，并给出实例进行说明。
五、质量阻尼方法质量阻尼是一种被广泛应用于高层建筑结构的振动控制方法。
我们将介绍质量阻尼器的工作原理和种类，并分析其在不同情况下的有效性和适用性。
六、刚度控制方法刚度控制作为另一种常见的风振控制方法，可以通过调整结构的刚度来减小振动幅值。
我们将介绍刚度调整的原理和方法，并探讨其在实际工程中的应用情况。
七、主动控制方法相较于质量阻尼和刚度控制，主动控制是一种更加先进和灵活的振动控制方法。
我们将介绍主动控制方法的原理和实现方式，并分析其在高层建筑结构中的潜在应用前景。
八、结论在本文的结尾，我们将总结不同风振控制方法的优缺点，并对未来的研究方向进行展望。
我们还将强调高层建筑结构的风致振动控制对于建筑的安全性和居住者的舒适性的重要意义。
通过以上的分节论述，我们全面而系统地介绍了高层建筑结构的风致振动控制方法。
这些方法旨在减小建筑物在强风作用下的振动幅值，提高建筑物的稳定性和居住者的生活质量。
随着技术的不断进步和研究的深入，我们相信未来会有更多创新的方法和技术用于风振控制。
高层建筑风振问题研究
高层建筑风振问题研究随着经济的快速发展和城市化进程的加速，高层建筑在现代都市生活中扮演着重要角色。
然而，随着高层建筑的不断增长，其所面临的挑战也逐渐凸显出来，其中之一就是风振问题。
风振问题指的是当高层建筑遭受到大风的作用时，建筑结构会出现一定程度的振动现象。
这种振动不仅可能引发居民的不适感，还可能对建筑结构的安全性产生威胁。
因此，对高层建筑的风振问题进行研究显得尤为重要。
首先，我们需要了解高层建筑风振问题的原因。
风振问题主要是由风的作用力引起的。
当风吹过高层建筑时，由于风的作用力会产生波动，这种波动会传递到建筑结构上，进而引发振动现象。
建筑结构的振动不仅受到风速的影响，还受到建筑物的形状和材料的刚度等因素的影响。
为了解决高层建筑风振问题，科学家和工程师们投入了大量的研究。
他们首先研究了风对于不同形状和材料的建筑所产生的作用力。
他们发现，不同形状的建筑在风作用下所受到的振动程度会有所不同。
例如，圆柱形的建筑会比方形的建筑受到更大的风力作用，从而产生更加明显的振动现象。
此外，科学家们还研究了不同材料对风力作用的响应。
他们发现，使用柔性材料的建筑相对于刚性材料的建筑来说更容易受到风振的影响。
为了解决高层建筑风振问题，工程师们采取了一系列的措施。
首先，他们会在设计过程中考虑风振问题。
他们会根据地区的气候和建筑物的用途等因素来选择合适的形状和材料，以降低风振的概率。
其次，他们还会在建筑外墙表面安装振动控制装置，如阻尼器和减振器等。
这些控制装置可以吸收和分散部分风力作用力，从而减轻建筑结构的振动现象。
然而，尽管采取了上述措施，高层建筑风振问题仍然无法完全消除。
因此，更加深入的研究还是必要的。
科学家们正在努力探索新的振动控制技术和策略，以提高高层建筑的风振抗风能力。
例如，他们正在研究如何利用智能材料和结构来预测和控制风振现象。
这些智能系统可以通过感知建筑结构的振动状态，并及时作出调整来保持结构的稳定性。
总之，高层建筑的风振问题是一个复杂而严峻的挑战。
高层建筑结构设计中的风振问题
高层建筑结构设计中的风振问题近年来，随着城市化进程的加快和城市人口的不断增加，高层建筑的兴起成为了城市发展的标志之一。
然而，高层建筑较矮小建筑物更容易受到风力的影响，因此，高层建筑结构的稳定性成为了一个亟需解决的问题。
本文将讨论高层建筑结构设计中的风振问题，并探讨几种应对风振问题的方法。
一、风振问题的原因高层建筑的风振问题主要是由于风的作用力引起的。
当风吹过高层建筑物时，会产生气动力，这种力会使建筑物发生振动。
风振问题会导致建筑物的不稳定，甚至可能造成结构破坏。
因此，在高层建筑的结构设计中，必须考虑和解决风振问题。
二、风振问题的影响风振问题对高层建筑的影响可分为两方面：一是对建筑物自身的影响，二是对周围环境的影响。
在建筑物自身方面，风振问题会导致建筑结构的疲劳，增加结构元件的应力，从而降低建筑物的使用寿命。
同时，风振问题还会降低建筑物的抗震性能。
在周围环境方面，高层建筑的风振问题可能会引起观感问题，对周围居民的生活和工作带来不便。
此外，风振问题还可能对周围其他建筑物产生影响，甚至对城市基础设施造成损坏，对城市安全产生隐患。
三、解决风振问题的方法为了解决高层建筑结构设计中的风振问题，工程师们采取了一系列的方法和措施。
首先，在高层建筑的设计过程中，需要引入风洞试验。
通过风洞试验可以模拟真实的风场环境，获得建筑物在不同风速下的响应情况，从而优化建筑结构的设计。
其次，采用结构控制技术是解决风振问题的重要手段之一。
结构控制技术包括主动控制和被动控制两种方式。
主动控制是通过悬挂质量阻尼器、调整质量分布等方法，主动减小结构的振动。
被动控制则是通过增加结构的阻尼来抑制振动。
此外，合理的结构设计也是减轻风振问题的重要因素。
在设计过程中，应考虑到建筑物形状、重量分布等因素，以减小风对建筑物的作用力。
同时，使用抗风材料和采取合理的结构布局也能有效降低风振问题。
最后，对于已经建造的高层建筑，定期维护和检查是必不可少的。
结构动力学中的风振问题研究
结构动力学中的风振问题研究1.引言结构工程中，风振问题是非常重要的，特别是对于高层建筑或者桥梁这种大型工程。
风振问题的研究可以帮助工程师了解建筑或桥梁在面对风力的时候的情况，以及如何设计更优秀的结构来减轻风力带来的影响。
2.风对结构的影响风是一种自然力量，对于建筑或桥梁结构来说，风所带来的负面影响主要有三个方面：振动、压力和风应力。
2.1 振动风力会引起建筑或桥梁结构的振动，而低频率的振动则是因为风的颤动所引起的。
对于高层建筑或桥梁，振动所引起的危害可能会非常严重，例如会影响人的安全和舒适度，同时也会影响结构的稳定性和使用寿命。
2.2 压力风力所带来的气流会产生压力，而这种压力所带来的负面影响主要是会使得建筑或桥梁产生扭曲变形，这也是一种危险情况，因为这种变形可能会使得结构变得不稳定。
2.3 风应力风应力是风对建筑或桥梁结构表面所产生的力量，在高强度风的作用下，风应力可能会对结构产生毁坏性影响。
例如，风应力过大可能会导致钢结构变形、疲劳断裂或者腐蚀。
3.风振问题的研究方法3.1 计算机模拟在计算机模拟方面，有两种常见的方法：CFD计算和结构动力学模拟。
CFD（Computational Fluid Dynamics）计算是通过计算风场中气体流动的物理参数，来模拟风对于建筑或桥梁的影响。
而结构动力学模拟则是基于结构动力学原理，模拟风对结构在振动、压力和力学特性等方面的影响。
3.2 实验测试实验测试主要是通过在实验室或者工地上进行模型试验，来研究风对结构的影响。
这种方法主要是通过测量结构发生的振动、压力和力等参数，来对风振问题进行研究。
4.结构动力学模拟中的风振问题在结构动力学模拟中，风振问题主要包括以下几个方面：风荷载计算、结构响应分析、风振响应分析和减振措施设计。
4.1 风荷载计算风荷载是指风作用于结构体表面所产生的压力和风速。
风荷载计算主要是通过风洞试验或CFD计算的方法来获取计算所需的参数，然后进一步算出风荷载。
结构风致振动与控制的若干问题研究与思考
２．记入拉索自激力的三维颤振分析方法
现有的桥梁颤振理论基本框架是Ｓｃａｎｌａｎ在１９７０年前后建立的，基本假定是： （１）只计主梁／加劲梁的气动自激力： （２）条带假定，即梁的每个截面承受同样的自激力，从而自激力本身是一个二维流场问题； （３）风场与桥轴线正交且均匀分布； （４）自激力是截面振动的线性函数，可用颤振导数来表示，它只与截面形状有关，且简化为无量 纲风速的函数。 以上假定比较适合分析悬索桥结构的风致振动，但假定（１）不太适合斜拉桥、拱桥。近年来，斜 拉桥跨径迅速增长，苏通人桥和昂船洲大桥的主跨跨径都超过了１０００ｍ。斜拉桥拉索的总受风面积 可能大于主梁的受风面积。以苏通桥为例，主桥２７２根拉索，最长５８０ｍ，按平均长度３００ｍ，平均 直径０．１５ｍ计算，拉索总受风面积为１２２４０ｍ２，而主梁全长２０８８ｍ，高４ｍ，梁横桥向受风面积８３５２ ｍ２，因此拉索受风面积已超过主梁。对于这种大跨度斜拉桥，只计主梁气动力的假定恐怕难以符合 实际情况。另一方面，现有的斜拉桥风振分析和试验普遍采用了等效模态质革的修正方法，其实质 是计入了拉索与桥塔的惯性质量。这种计入了拉索质茸而未计入拉索气动力的处理方式，有可能是 偏于不安全的。基于以上分析，我们在国家自然科学基金重点项目支持下，开展了计入拉索自激力 的颤振分析方法研究，目前这一方法尚在程序开发之中，这里简要介绍研究的基本思路。 ２．１拉索自激力 拉索是全对称的直径为ｄ的圆形截面，不存在攻角问题，升力系数为零。拉索也是细长构件，
１８
第十四届全国结构风工程学术会议论文集
最 最 Ｂ
弓 弓 弓
＝【彳】
“虬如．％．％．％
＋㈣
咖咖蛳鳓嘶鳓
式（６）中，【彳Ｊ，【曰Ｊ均为６ｘ６的矩阵，但每个矩阵只有８个元素不为零，且不是对称矩阵。不为
风力发电系统结构动力学优化与振动控制
风力发电系统结构动力学优化与振动控制随着对可再生能源的需求不断增长，风力发电系统作为一种清洁、可再生的能源选择，受到了广泛关注。
然而，风力发电系统在实际运行过程中存在着结构动力学问题，特别是振动现象，这对系统的可靠性和性能带来了一定的挑战。
风力发电系统结构动力学是研究系统在外部风载荷和内部激振下的振动特性和响应，并通过优化设计和振动控制来提高系统的可靠性和性能。
本文将针对风力发电系统结构动力学优化与振动控制进行探讨和分析。
首先，风力发电系统的结构动力学优化是通过对系统的结构参数进行优化设计，以提高系统的稳定性和有效性。
通常，优化的目标是减少系统的质量和弯曲刚度，降低系统的固有频率，以便使系统能够更好地抵抗外部风载荷和内部激振，减少结构振动的影响。
此外，还可以通过改变叶片的材料和几何形状，以及调整塔筒的结构参数，来改善系统的动力学特性。
其次，风力发电系统的振动控制是通过采用一系列控制策略和技术，来减小系统振动对系统性能的影响。
在振动控制中，主要应用的方法包括主动振动控制、被动振动控制和半主动振动控制等。
主动振动控制是通过在系统中引入主动控制装置，通过实时监测和反馈控制来减小系统振动。
被动振动控制是通过在系统中引入阻尼装置，通过吸收和分散振动能量来减小系统振动。
半主动振动控制则是综合了主动和被动控制的优点，通过改变控制装置的刚度和阻尼特性，以适应不同的振动条件。
为了实现风力发电系统结构动力学优化与振动控制，需要进行系统的动力学建模和仿真分析。
在动力学建模中，主要包括风力发电机组的机械动力学模型、风力机叶片的结构动力学模型、风载荷的模型等。
通过建立系统的数学模型，可以预测系统在不同条件下的振动响应，并进行结构参数的优化设计和控制策略的选择。
在仿真分析中，可以利用计算机技术和数值计算方法，对系统的振动特性、响应以及优化效果进行评估和验证。
通过仿真分析，可以快速获取系统的动力学响应和优化结果，为系统设计和控制决策提供参考依据。
浅谈桥梁结构的风振控制
浅谈桥梁结构的风振控制现代桥梁结构趋于轻、柔的特点给结构本身抗风抗震性能提出了考验。
由此可见，通过对大跨度桥梁的抗风问题进行理论研究，采取有效的措施把风对桥梁的危害控制在容许范围内，具有十分重要的理论价值和实际意义。
上世纪80年代以来，桥梁风振控制理论研究发展迅速，并且得到了实际应用。
随着大跨度桥梁的普遍兴建和高效能建桥材料的广泛应用，现代桥梁的结构形态逐渐向大跨、轻、柔方向发展。
虽然这对于美观及经济性方面是有益的，但是却给结构设计、施工甚至运营提出了更高更严格的要求。
大跨度桥梁作为生命线工程的重要组成部分，在政治、经济领域占据着重要的地位，对于它们的安全性应给予格外的重视。
现代桥梁结构趋于轻、柔的特点给结构本身抗风抗震性能提出了考验。
随着大跨度柔性桥梁的出现，风荷载往往成为结构上的支配性荷载。
风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。
风在行进中遇到结构，就形成风压力，使结构产生振动和变形。
桥梁受风力的作用后，结构物振动与风场间产生的互制现象—空气弹力效应所引起的气动力不稳定现象机率大为增加，强风、弱风都有可能使之整体或局部产生损坏。
例如，1940年11月7日，美国华盛顿州建成才4个月的老塔科马(Tacoma)悬索桥(主跨853m)仅在8级大风作用下就发生强烈的风致振动而破坏的严重事故。
该事件促使了桥梁工程界对结构风致振动的研究，并由此发展了一门新的学科—桥梁风工程学。
近几年来，随着我国大跨度桥梁的建设，桥梁风害也时有发生，江西九江长江公铁两用钢拱桥吊杆的涡激共振；上海杨浦大桥斜拉索的涡振和雨振损坏套索等。
由此可见，通过对大跨度桥梁的抗风问题进行理论研究，采取有效的措施把风对桥梁的危害控制在容许范围内，具有十分重要的理论价值和实际意义。
2、桥梁结构的风致振动桥梁结构风致振动可分为两大类：一类为限幅振动，主要包括抖振和涡激振；另一类为发散性振动，主要包括驰振和颤振。
桥梁的抖振是指桥梁结构在紊流场作用下的随机性强迫振动。
风力发电机组的振动分析与抑制方法研究
风力发电机组的振动分析与抑制方法研究摘要：随着全球对可再生能源需求的增长，风力发电成为一种重要的清洁能源来源。
然而，在风力发电过程中，风力发电机组的振动问题会对其性能和寿命产生不良影响。
因此，本文将对风力发电机组的振动进行了分析，并提出了一些有效的抑制方法。
1. 引言风力发电作为一种可持续发展的能源形式，在全球范围内广泛应用。
然而，由于风能的不稳定性和复杂性，风力发电机组在运行过程中常常会受到各种振动干扰。
这些振动问题不仅会降低风力发电机组的性能，还可能导致设备的损坏和事故的发生。
因此，对风力发电机组的振动进行准确的分析和抑制方法的研究具有重要意义。
2. 风力发电机组的振动分析风力发电机组的振动主要包括旋转部件的振动、塔架的振动和基础的振动。
旋转部件的振动主要源于风力叶片和发电机组的旋转运动，而塔架和基础的振动则主要受到风载荷的影响。
2.1 旋转部件的振动分析风力叶片的振动是风力发电机组振动的重要来源之一。
叶片在高速旋转过程中受到空气动力学力的影响，导致叶片产生振动。
这种振动不仅会对叶片本身产生不良影响，还会通过传导和辐射逐渐传递到整个风力发电机组。
因此，准确分析叶片的振动特性对于抑制风力发电机组的振动问题具有重要意义。
2.2 塔架的振动分析风力发电机组的塔架在运行过程中也会受到风载荷的作用而产生振动。
塔架的振动通常表现为多个模态的共振振动。
因此，从塔架的共振频率和共振模态入手，通过相应的振动模态分析方法，可以有效地预测塔架的振动情况，并采取相应的措施进行抑制。
2.3 基础的振动分析风力发电机组的基础是支撑整个机组的重要组成部分。
基础的振动主要受到机组的旋转部件和塔架的振动传递影响。
在基础的振动分析中，需要考虑不同频率下的振动模式，并通过合理的设计和材料选择来抑制振动的传递。
3. 风力发电机组的振动抑制方法针对风力发电机组的振动问题，研究人员提出了一系列有效的抑制方法。
这些方法主要包括调整叶片和塔架的结构参数、优化控制系统、采用主动控制和减振装置等。
高层建筑结构风致特性分析及控制策略研究
高层建筑结构风致特性分析及控制策略研究随着城市化进程的加快，高层建筑在城市中的地位日益重要。
高层建筑的结构风致特性对于建筑的安全性和舒适性具有重要影响。
因此，对高层建筑结构风致特性的分析和控制策略的研究具有重要意义。
一、高层建筑结构风致特性分析高层建筑的结构风致特性主要包括风荷载、风振和风噪。
风荷载是指风力对建筑物表面的作用力，是高层建筑结构设计的重要参数。
风振是指风力作用下建筑物结构的振动现象，会对建筑物的舒适性和安全性造成影响。
风噪是指风力通过建筑物产生的噪音，会对周围环境和人们的生活造成干扰。
为了分析高层建筑的结构风致特性，可以利用数值模拟方法进行研究。
通过建立风场模型和高层建筑结构模型，可以模拟风荷载的分布和大小，以及风振和风噪的影响。
同时，还可以利用风洞试验等实验方法对模拟结果进行验证，提高研究的准确性。
二、高层建筑结构风致特性的控制策略为了控制高层建筑的结构风致特性，可以采取以下策略：1. 结构设计优化：通过优化高层建筑的结构设计，可以降低风荷载对建筑物的作用力。
例如，在设计过程中采用适当的形状和剖面，减小建筑物的风阻力，降低风荷载。
2. 风振控制技术：采用风振控制技术可以有效减小高层建筑结构的振动幅度。
常用的风振控制技术包括质量调谐振动器、阻尼器和减振器等。
这些技术可以通过改变结构的质量、刚度和阻尼等参数，减小结构的共振现象，降低振动幅度。
3. 声学控制技术：为了降低高层建筑结构产生的风噪，可以采用声学控制技术。
例如，在建筑物外表面增加吸音材料，减少风力通过建筑物产生的噪音。
同时，也可以采用隔音窗户等措施，减少风噪对室内环境的影响。
4. 环境规划与设计：在高层建筑的规划和设计过程中，应考虑周围环境的影响。
例如，合理布局建筑物的位置和高度，避免风道效应的产生。
同时，也可以通过绿化带和屏障等措施，减小风力对建筑物的作用力和噪音的传播。
结语高层建筑的结构风致特性对于建筑的安全性和舒适性具有重要影响。
结构振动分析与控制研究
结构振动分析与控制研究结构振动是物体在外力作用下产生的周期性变形。
在工程设计中，减少结构振动对提高结构安全性和使用寿命有着重要的作用。
因此，结构振动分析与控制研究一直是热门的研究领域。
结构振动分析研究结构振动分析是研究物体在外界作用下如何产生振动、振型和振幅随时间的变化规律的过程。
在结构振动分析的研究中，第一步是解决振动的本质问题，即确定振型和频率。
振型是振动中物体各部分的运动状态，频率是振动的重复次数。
通过振动的振型和频率，可以进一步求解物体的振幅、速度和加速度等振动参数。
结构振动分析以有限元法为代表，广泛用于工程领域中的结构设计和减振措施研究。
结构振动分析可以预测工程物体的振动响应。
因此，结构振动分析在强震动环境下的防护措施设计，如基础反射板、土工格栅、迎风墙，以及流体固耦合体系的流体减振器等方面有广泛应用。
结构振动控制研究在某些情况下，减少或消除结构振动对于确保结构和机械设备的稳定性和可靠性是至关重要的。
结构振动控制研究是为了对结构振动进行干预，达到消除或压制结构振动的目的。
结构振动控制研究的方法主要有主动控制和被动控制两种。
主动控制方法就是使结构根据外界的刺激主动调节系统的动力响应，并减少结构振动，在防御地震和强风等方面具有广泛的应用。
被动控制方法则是通过改变结构的动力特性，来减小结构振动。
结构振动控制研究的应用非常广泛。
例如在桥梁减震方面，采用主动与半主动控制方法，衍生出了多种新的减振技术。
而在大型机械、航天、电力工程等方面，结构振动控制研究也具有非常重要的应用价值。
结构振动控制技术在国家重大科技工程中有广泛的应用。
比如在嫦娥探月工程中，结构振动控制技术确保了整个系统在发射和运行的过程中的稳定性。
结构振动分析与控制的未来研究方向随着科技的不断进步，结构振动分析与控制的研究也在不断发展。
未来，可以从以下几个方向继续深入研究：1、控制算法和方案方面的研究：应在更大范围内研究，比如建立高层建筑和大型桥梁减振模型。
结构振动控制的认识和思考
作者 简介 ：张义丽，九 江务 实建设监理有 限公 司注册监理 师，主要研 究方 向为 建筑理论 与 实践。
隔震 ）或增 大 或非结构构件的 （ 耗能减震 、结构控制 ）
多遇 地震影 响时 ，主体结 构 不受损 坏或 不需 修理 可继 续使 用 ；当遭受 相当于本 地 区抗震 设防烈度 的设 防地震影 响时 ， 可 能发生损坏 ，但经过一般性修理仍可继续使用 ；当遭受 高
于本地 区抗震设 防烈 度的罕遇地震影响时 ，不致倒塌或发生 危及生命 的 严重破 坏。 ｆ Ｊ 一 句话 ，结构 要 满 足 “ 小 震不 坏 ，
我国的 《 建 筑抗 震设 计规范》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ —２ ０ １ ０ ）规定 的基本 抗震 设防 目标 是 ：当遭受低于本地 区抗震设 防烈度 的
结构体 系受地 面运动作用 时输 入结构 的总能量与 由结构 耗散及储存 于结构 中的能量平衡 ，即 ： Ｅｌ ＝Ｅ ｓ ＋ ，其 中 Ｅｌ 为总输入能量 ；Ｅ ｓ 为结构储存的能量 ；Ｅ Ｄ为结 构耗散 的 能量。结构储存 的能量包 括应 变能和动能 ： Ｅ ｓ＝ Ｅ Ｅ＋ ， 其 中 为弹性应变能 ； Ｅ 为动能。结 构耗散 的能量包括 阻 尼 耗散的能量和滞 回弹塑性变形的耗能 ： Ｅ ｏ＝Ｅ ｃ ＋ ，其 中 为阻尼耗散 的能量 ；Ｅ Ｈ为滞 回弹塑性变形 的耗能 。为 减轻结构地震反应 ，可以通过 减少输入 的地震能量 Ｅ （ 基础
考虑结构本身在地震 中出现的一定 程度 的破坏 ，而未考虑房
屋 内部设备仪器 的抗 震和房屋 内人 的舒适程度 ，这对于内部 有重要装饰或重要设 备仪器的建筑物并不适用 。为此 ，人们
在抗震 问题研究 中 ，除按规范 对建筑结 构进行抗 震设计 外 ， 另外一个重要方 面就 是结构减震和结构 控制 。
风力发电机组振动特性分析与控制
风力发电机组振动特性分析与控制近年来，随着环境保护意识的增强和可再生能源的重要性日益凸显，风力发电成为了一种备受瞩目的发电方式。
然而，与此同时，人们也开始关注风力发电机组振动对其性能和寿命的影响。
本文将对风力发电机组振动特性进行分析，并提出相应的控制方法。
首先，我们来探讨风力发电机组振动的来源。
一般来说，风力发电机组振动主要有两个来源，即空气动力激励和机械力激励。
空气动力激励来自于风力作用在旋转的风轮上所产生的力矩，这会引起发电机组产生一定的振动。
而机械力激励则源于机械传动系统的不平衡、磨损等因素，导致风力发电机组产生各种频率的振动。
接下来，我们将对风力发电机组振动特性进行分析。
振动特性主要包括振动频率、振动幅值和振动模态。
振动频率是指振动的重复周期，通常以赫兹为单位。
振动幅值是指振动的振幅大小，可以反映振动的强度。
振动模态则描述了振动的空间形态和振动的主要方向。
对于风力发电机组振动特性的分析，一种常用的方法是通过振动传感器进行测量，然后利用信号处理技术将振动信号转化为频域信号。
通过频域分析，我们可以获得振动信号的频率分布，从而进一步了解风力发电机组振动的特性。
了解了风力发电机组振动的特性后，下一步就是对其进行控制。
风力发电机组振动对机组寿命和发电性能都有较大影响，因此控制其振动是非常重要的。
目前，常用的振动控制方法主要包括被动控制和主动控制。
被动控制是指通过增加结构的刚度和阻尼来减小振动幅值。
通过增加结构的刚度，可以降低机械传动系统的振动。
而增加阻尼则可以消耗振动能量，减小振动幅值。
被动控制方法的优点是简单易行，但对结构造成的变形和疲劳寿命的影响较大。
主动控制则是指通过控制系统主动地对振动进行干扰或补偿来实现振动控制。
主动控制方法可以更灵活地对振动进行控制，并且对结构的影响较小。
常见的主动控制方法有阻尼器、质量调节器和振动补偿器等。
除了被动控制和主动控制外，还可以结合智能控制方法来实现风力发电机组的振动控制。
混凝土结构在风力作用下的振动特性研究
混凝土结构在风力作用下的振动特性研究一、引言混凝土结构在风力作用下的振动特性研究已经成为结构工程领域的热点问题。
风力是导致建筑物振动的主要原因之一，因此，对建筑物在风力作用下的振动特性进行研究，对于建筑物的设计和安全性评估具有重要意义。
二、混凝土结构在风力作用下的振动特性分析1. 风力作用原理风是一种流体，对于建筑物的风力作用主要分为定常风和非定常风两种情况。
定常风是指风速和方向保持不变的风，而非定常风则是指风速和方向都在变化的风。
风力作用的主要原理是风对建筑物表面造成的压力差，建筑物在风的作用下受到的压力差会导致建筑物产生振动。
2. 混凝土结构的振动特性混凝土结构在风力作用下的振动特性主要包括振型、振动频率、振幅和阻尼等方面。
振型是指结构振动时的形态，振动频率是指结构振动的周期，振幅是指结构振动时的最大位移，阻尼是指结构振动的能量损失。
3. 影响混凝土结构振动特性的因素影响混凝土结构振动特性的因素主要包括结构的形态、荷载大小、材料特性、支承条件等方面。
不同形态的结构在风力作用下的振动特性有所不同，荷载大小会影响结构振动的振幅和频率，材料的阻尼特性也会影响结构的振动特性。
三、混凝土结构在风力作用下的振动测试方法1. 加速度传感器法加速度传感器法是一种常用的测量结构物振动的方法，该方法通过安装加速度传感器来测量结构物振动时的加速度，然后通过积分得到结构物的位移和速度，进而得到结构物的振动特性。
2. 激光测振法激光测振法是一种非接触式的测量结构物振动的方法，该方法通过激光测量结构物表面的振动位移来得到结构物的振动特性。
3. 模态分析法模态分析法是一种基于结构动力学的测量结构物振动的方法，该方法通过分析结构物振动时的模态形态和频率来得到结构物的振动特性。
四、混凝土结构在风力作用下的振动控制方法1. 降低风荷载降低风荷载是减少混凝土结构振动的有效方法之一。
可以通过改变结构的形态、减少结构的高度、增加结构的截面积等方式来降低风荷载。
研究装配式建筑施工中的风致振动及控制方法
研究装配式建筑施工中的风致振动及控制方法装配式建筑是一种以工厂化制造为特点的建筑方式，它的施工过程中常常面临风致振动的问题。
本文将重点研究装配式建筑施工中的风致振动及控制方法，并提出一些有效的控制措施。
一、装配式建筑施工中的风致振动简介在装配式建筑施工过程中，由于构件较轻、面积大，容易受到外部风力的影响而引发振动。
这种风致振动不仅会对施工安全带来威胁，还可能影响施工质量和进度。
因此，研究装配式建筑施工中的风致振动及其控制方法具有重要意义。
二、分析装配式建筑施工中风致振动的原因1. 结构刚度不足：装配式建筑往往采用轻型材料和结构连接方式，导致整体结构刚度相对较低。
2. 模块连接处缺陷：如果模块之间连接不良或存在缺陷，容易出现局部应力集中，从而引起振动。
3. 断面形状选择不合理：装配式建筑通常采用薄壁结构，如果断面形状选择不合理，也会增加振动的发生概率。
4. 外部环境条件：风速、风向和地形等外部环境条件也是影响装配式建筑风致振动的重要因素。
三、装配式建筑施工中的风致振动控制方法1. 提高结构刚度：通过增加材料的截面尺寸、改变连接方式或增加支撑点等手段提高结构刚度，减小振动幅值。
2. 加强模块连接处设计：通过优化模块之间的连接方式，确保连接牢固、精确，避免应力集中，并在可能出现薄弱点的位置加固处理。
3. 合理选择断面形状：可以采用空气动力学原理进行分析和计算，在选取断面形状时考虑控制风致振动的效果。
4. 优化外部环境布局：根据实际情况进行预测和评估，选择合适的场地并进行适当处理，如设置挡风屏障等。
四、其他降低装配式建筑施工中风致振动的措施1. 增加质量：通过增加构件的重量或采用阻尼材料等方式增加结构质量，降低振动发生的概率和影响。
2. 加强监测与预警：安装振动传感器等监测设备，实时监测施工现场的振动情况，并设置预警机制及时采取措施。
3. 挂墙隔声：对于使用较薄壁结构的装配式建筑，在外墙 or 内墙内设置隔音膜或减震材料来降低振动噪声。
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第十四届全国结构风工程学术会议论文集
扭转振动可以忽略而只考虑弛振力。风轴坐标系（如图１所示）下，采用准定常理论的自激力表达式
为
吒＝一ｊ１∥２ｄ．ＣＤ．台
式中Ｃｎ为阻力系数，ｄ为拉索直径，负号表示
（１）
弛振白激力方向与截面运动方向ｈ相反。可以证
明，即使令ｈ方向向上，与升力Ｌ方向一致， 也仍会得到式（１）同样的表达式。一般而言，只 要ｕ与截面对称轴垂直，自激力方向与坐标系 为左手或右手无关。 我们也可以采用Ｓｃａｎｌａｎ的非定常表达式计算自激力
对比图３与图１，司知风速ｕ，严生目激力Ｅ，风速ｕｆ严生目、撖力只，应用式（２）司以表水为
只２吉觚２小（Ｋ帆‘旁＋Ｋｔ２・－／４＊．Ｕｔ）
ＦＩ
２五１叫≯雌ｓ’Ｈ。：昔七Ｋ；・ｔ－１４ｓ＊＂甜ｓ、）
式中，Ｈｓ，Ｚ４ｔ分别为拉索单元中任一点沿ｓ轴或ｔ轴的位移，Ｋ，Ｈ１，风加注下标ｓ，ｔ表示它们
的值分别与Ｕ。，Ｕ有关。
证整体桥梁结构的安全。 美国Ｔａｃｏｎｙ Ｐａｌｍｙｒａ桥是一座系杆拱桥，在１９２９年通车后，桥Ｅ的Ｈ型吊杆出现了风振问题，
品后通过加设纵向抗风索制振。 ２０世纪３０年代后期，施工中的丹麦ＳｔｏｒｅｓｔｒＳｍ桥上一些Ｈ型吊杆就发生了严重风振，并导致 吊杆与桥面连接处发生破坏。
磁
圈６瑞典ＡｓｋｅｒＳｄｆｊｏｒｄ桥…
２．记入拉索自激力的三维颤振分析方法
现有的桥梁颤振理论基本框架是Ｓｃａｎｌａｎ在１９７０年前后建立的，基本假定是： （１）只计主梁／加劲梁的气动自激力： （２）条带假定，即梁的每个截面承受同样的自激力，从而自激力本身是一个二维流场问题； （３）风场与桥轴线正交且均匀分布； （４）自激力是截面振动的线性函数，可用颤振导数来表示，它只与截面形状有关，且简化为无量 纲风速的函数。 以上假定比较适合分析悬索桥结构的风致振动，但假定（１）不太适合斜拉桥、拱桥。近年来，斜 拉桥跨径迅速增长，苏通人桥和昂船洲大桥的主跨跨径都超过了１０００ｍ。斜拉桥拉索的总受风面积 可能大于主梁的受风面积。以苏通桥为例，主桥２７２根拉索，最长５８０ｍ，按平均长度３００ｍ，平均 直径０．１５ｍ计算，拉索总受风面积为１２２４０ｍ２，而主梁全长２０８８ｍ，高４ｍ，梁横桥向受风面积８３５２ ｍ２，因此拉索受风面积已超过主梁。对于这种大跨度斜拉桥，只计主梁气动力的假定恐怕难以符合 实际情况。另一方面，现有的斜拉桥风振分析和试验普遍采用了等效模态质革的修正方法，其实质 是计入了拉索与桥塔的惯性质量。这种计入了拉索质茸而未计入拉索气动力的处理方式，有可能是 偏于不安全的。基于以上分析，我们在国家自然科学基金重点项目支持下，开展了计入拉索自激力 的颤振分析方法研究，目前这一方法尚在程序开发之中，这里简要介绍研究的基本思路。 ２．１拉索自激力 拉索是全对称的直径为ｄ的圆形截面，不存在攻角问题，升力系数为零。拉索也是细长构件，
采用阶跃函数可获得与基于试验颤振导数的自激力 表达式等效的自激力时程【３。引。然而，由于这种等效 模拟是建立在频域功率谱等效的基础上，因此，拟合 结果并不能反映阶跃函数的瞬态特性，这一缺陷有可 能会在时域内造成很大的自激力瞬态值与耗时的衰 减过程，在长时间内造成很人的自激力模拟火真。针 对这一问题，张志田提出了非线性参数分步长搜索策
ｓＫ
（７）
同理，可写出【曰】矩阵的上述８个不为零元素。只须将被积函数改为ｕ２Ｋ２以‘，例如
岛，＝ｆ丢∥・ｕ２Ｋ２乩，＋Ⅳｊ２办
其余可类推。
（８）
２．３结构总体坐标系与斜拉索局部坐标系的转换
为计算式（６）的自激力，需要将结构总体坐标下给出的风速向量转换到局部坐标系，计算出局部
坐标下自激力向量后，也要再转换到总体坐标系。对于桥梁结构，本文设总体坐标系（ｘ，少，ｚ）的ｘ
之间的变化关系，在下节讨论。于是，由式（３）按等效节点荷载公式计算的ｔ轴方向的自激力为
盼ｆ阱咖 ＝［ｆ三ｐｄ・玑ｃ，．，Ｋｃ，，％，‘ｃ，．，｛影）ｃＭ，％，咖］｛髦） ＋［ｆ三∥・玑Ｖ，ＫＶ，以，＿，｛爱｝ｃＭ，以，西］｛髦｝
ｃ５，
式中，，为拉索单元长度。同理可写出由ｔ轴向节点位移（‰，吻）ｒ与速度（％，嘞）ｒ产生的ｓ轴向 自激力（只，，弓）ｒ。总结以上讨论，我们可以将拉索单元节点自激力荷载向量记为标准的６分量形式。
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第十四届全国结构风工程学术会议论文集
最 最 Ｂ
弓 弓 弓
＝【彳】
“虬如．％．％．％
＋㈣
咖咖蛳鳓嘶鳓
式（６）中，【彳Ｊ，【曰Ｊ均为６ｘ６的矩阵，但每个矩阵只有８个元素不为零，且不是对称矩阵。不为
零的８个元素为
如＝§ｐｄ・ＵｔＫｔＨ。：Ｎ？出 氏＝ｒ吾∥・Ｕ，Ｋ，ｔ－Ｉ，，’也２办 ４，＝４。＝ｆ告ｐｄ・ＵｔＫ，Ｈｉ，。Ⅳｉｑ咖 如＝Ｇｐｄ・ＵｓＫ ｓＨＬ：Ｎ？ｄｒ 如＝ｆ丢∥・Ｕ，Ｋ，ＨＩ，‘Ｍ２办 ｋ＝文ｓ＝丈与ｐｄ・Ｕ ｓＨ。：ＮｔＮｊｄｒ
轴沿跨度方向，Ｚ轴沿竖直方向，Ｙ轴为横桥向方向并且ｘ、Ｙ、Ｚ成右手坐标系。 由于拉索局部坐标系（，．．墨．ｎ与总体坐标系（ｘ．１，．ｚ’ｌ都是直角坐标系，两个坐标系间的转换关系为
｛三）＝ｃＱ，｛茎），｛茎）＝ｃＱ，ｒ｛三）
式中【Ｏ】是坐标转换矩阵，它是一个正交矩阵，每个元素分别是两个坐标轴之间的夹角余弦。 只要给出拉索单元ｉ，Ｊ以及辅助节点ｋ在总体坐标系下的坐标，就可以计算出矩阵【Ｑ】，详见有限
关键词 桥梁吊杆颤振紊流积分尺度时域分析
１．引
言
从工程实际中提炼出科学问题并加以研究，是风工程研究的一个显著特点。近年来，湖南大学 在研究和解决实际工程的抗风问题过程中，发现和提炼出了若干科学问题，在反复思考的基础上进
行了较深入的研究。针对大跨度密索面斜拉桥风荷载比重日益增大的趋势和适应拉索——悬吊混合
下就出现了剧烈振动，最终通过设置纵向铜缆将吊杆两两连接．抑制吊杆振动。
图２索单元的局部坐标系
显然，来流风Ｕ的方向一般不与ｒ、Ｓ、ｔ轴的任意一根重合，这时我们可以将来流风矢量分解
为沿ｒ、ｓ、ｔ三轴的分量（ｑ，以，ｑ）ｒ，逐一计算各个分量的自激力。分量ｑ沿拉索轴线方向，可 以认为Ｕ不产生自激力，仅需讨论ｑ与ｑ分量的自激力。
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第十四届全国结构风工程学术会议论文集
“ｓ
图３来流风在局部坐标系下的分量与相应的自激力分量
第十口届金国结构风Ｉ程学术喜“论文橐
杆翼板加殴波形板，通过增大刚度与改变外形的方式来抑制风振。
加拿大Ｐｅａｃｅ Ｒｉｖｎ桥为两跨系杆拱桥，在１９６７年第一跨施Ｊ二完成不久，其上的最长圆形吊杆 在４５ａｄｓ左右的风速下就出现了剧烈振动，由于吊杆发生振动时起振风速报低，为了防止其发生疲
劳破坏，首先考虑通过在吊杆中填充砂的方式来抑制振动，然而，吊杆填充砂后发现在更低的风速
元教材。
１９
第十四届全国结构风工程学术会议论文集
阱Ｑ，㈢
式中（虬，Ｕ，址）ｒ应看作给定的已知量，例如假定风沿桥的横向水平方向，那么
（虬，ｑ，％）ｒ＝（ｏ，Ｕ，ｏ）７’，最后我们讨论局部坐标ｒ与距地面竖直高度之间的关系。本文取总体坐
标系的Ｚ轴竖直向上，于是可以导出
ｚ（，）＝三（矿刁）＋乙
式中乃，ｚｆ分别是单元节点Ｊ，ｉ的竖直轴坐标，且设乃＞乞。 风速Ｕ沿高度的变化规律可按桥梁抗风规范选取，设桥面处高度为Ｚｏ，风速为Ｖｏ，那么
Ｎ＜≤爹・ ＜≤芝＞Ｎ Ｎ＜乏》
ｃ玎慨玛ｄｌ‘＝ｄ１，ｄ２＋＝ｄ２，ｄ３＋＝ｄ３
由ｄｌ’，ｄ２＋，ｄ３’求口正ｆ＿１￣３） 图４阶跃函数拟合流程
◇
循环ｄ２：ｄ２＋△ｄ
略和控制参数的合理拟合区间，可有效地避免模拟失真的可能性。 图４给出了依据这一策略的阶跃
函数拟合流程。
在精确拟合阶跃函数的基础上开发出了桥梁颤振临界状态的时程方法。由于采用时域的方法代 替频域法可以较方便地考虑不均匀的风速分布，因此，这一方法被用米研究位于峡谷之中的湖南湘
式（３）是拉素单元内的自激力分布荷载表达式，在有限元分析中，还必需经单元积分转换为由单
元节点横向位移（％，，％，％，吻）ｒ与速度（西∥壤，呜，嘞）ｒ表示的单元节点荷载向量 （只，Ｂ，弓，弓）７’。假定ｓ，ｔ两个方向的位移与速度都采用同样的插值函数（Ｍ，ｑ）。那么以％为
例有
州¨，鼢
州¨，㈨
㈤
积分时还应注意Ｕ，Ｋ，ＨＩ＊儿’都冈风速沿高度变化而变化，因此都是变量ｒ的函数，ｒ与高度
２０
第十目届垒目结构风工程学术会议论文集
西矮寨悬索桥（跨度１１７６ｍ）的颤振问题。桥址凤环境模型的风洞试验表明，峡谷内沿桥粱跨度方 向的风速税不均匀，脚５是沿加劲粱各个节段的相对风速系数曲线，仅踌中一段的系数接近ｌ。时 程法龋振分析结果表明，考虑峡谷内平均风水平分布特性后，桥梁的颇振临界风速有了较明显的提 高，具体分析结果如表１所示。相比之下，忽视山区桥梁的风场特性，按照规范采用水平向均匀分 布的平均风速值进行颤振分析．会得出偏于保守的结果，从而夸大峡谷桥粱气动失稳的可能性、增
Ｕ
上ｈ
（２）
图１圆截面的风轴坐标系
Ｅ＝互Ｉ∥２ｄ（ＫＨ，＋・百ｈ＋Ｋ２・风‘・办）
颤振导数蜀‘和ｑ‘可以用节段模型风洞试验方法识别得到，它们是无量纲风速矽＝哆惫的函数，
，）”
而Ｋ＝＝当是无量纲圆频率。
Ｕ
２．２索单元局部坐标系下的自激力 在有限元分析中，我们对每个索单元都赋予一个局部坐标系，如图２所示。索单元两端节点号 为ｉ，ｊ，由ｉ到ｊ的连线为ｒ轴，ｓ轴和ｔ轴位于与ｒ轴垂直的平面上，其中ｓ轴位于由指定的参考节 点ｋ与节点ｉ、ｊ共同确定的平面上，按右手直角坐标系准则可确定ｔ轴方向。
体系的超大跨度桥梁抗风设计的需要，提出了三维颤振分析中计入拉索气动力的问题。针对峡谷风 速沿跨向不均匀分布的情况，开发了颤振时域分析方法。在拱桥吊杆病害分析的基础上，提出了直 立杆件的大攻角风效应概念和相关的试验与分析方法。在高压输电塔风振系数研究中，提出了一种 紊流积分尺度的修正方法。其中部分Ｔ作内容，在本次会议论文集相关论文中有更详细的介绍。本 文研究工作得到国家自然科学基金重点项目和多个面上项目的资助。