[發明專利]一種基于網絡綜合法設計抑制橋梁渦振動力吸振器的方法

有效

• 申請號: 202011291108.2
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112575672B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 陳志強;陳俊杰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

1.一種基于網絡綜合法設計抑制橋梁渦振的動力吸振器的方法，其特征在于，將橋梁簡化成歐拉-伯努利簡支梁，利用機械導納函數和用于靜態支撐的彈簧構成動力吸振器，具體設計步驟如下：

步驟1，建立橋梁的運動學方程和動力吸振器的復頻域方程；

步驟2，根據橋梁共振模態的位移確定橋梁豎直方向的位移；

步驟3、對橋梁的運動學方程進行無量綱形式處理，通過位移的均方根對氣動阻尼進行線性化處理，并將線性化后的方程拉氏變化；

步驟4、將步驟3中的橋梁的復頻域方程和步驟1中的動力吸振器的復頻域方程轉化成矩陣形式，求取橋梁豎直方向位移的功率譜密度函數；

步驟5、根據步驟4的橋梁豎直方向位移的功率譜密度函數，求出抑制渦振的性能指標；

步驟6、優化動力吸振器中機械導納的參數和用于靜態支撐的彈簧彈力系數，使步驟5中的性能指標達到最小值；

步驟7、通過Bott–Duffin方法，獲得機械導納對應的機械網絡及阻尼器、彈簧和慣容器件的相應參數；

步驟1中，建立的橋梁的運動學方程和動力吸振器的復頻域方程，具體為：

橋梁的運動學方程如下：

動力吸振器的復頻域方程如下：

m_IDVAs²y_t＝[K_s+sY(s)](y_t-y₁|_x＝a)

其中F_wind為渦激力，x為距橋梁最左端的距離，t為時間，s為復頻率，ρ_bA為橋梁單位長度質量，y₁為橋梁的豎向位移，y_t為動力吸振器的位移，m_IDVA為動力吸振器質量，δ(x-a)為狄拉克δ函數，a為動力吸振器距橋梁最左端的距離，c為橋梁結構阻尼，EI為抗彎剛度，ρ為空氣密度，U為平均風速，D為粱箱截面的高度，Y_w1，Y_w2和ε為風洞試驗與渦激力數學模型擬合的氣動參數，為升力系數，y₁|_x＝a為橋梁在x＝a處的豎向位移，Y(s)為機械導納函數，K_s為用于靜態支撐的彈簧的彈力系數。

2.根據權利要求1所述的基于網絡綜合法設計抑制橋梁渦振的動力吸振器的方法，其特征在于，步驟2中，根據橋梁共振模態的位移確定橋梁豎直方向的位移，具體方法為：

y₁＝φ_i(x)q_i(t)

其中y₁為橋梁的豎向位移，φ_i(x)為簡支梁的振型函數，滿足β_i為梁特征方程的特征值，q_i為橋梁任意一點振動的波形。