跌落塔钢绳—横梁系统的动力学模型与响应研究

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1、分类号—密级ＵＤＣ编号中圃工程物理妍究院学位论文跌落塔钢绳－横梁系统的动力学模型与响应研究黄彪朱小龙觀Ｓ指导教师姓名毛建勇髙工余绍蓉高申请学位级别武器系统与运用工程＿琴主苹业名称论文提交日期论文答辩日期２〇巧年５月…是空耸．宜学位授予单位和日期中国工程物理研究院答辩委员会主化刘占芳教授戶泉酣琼発员湖人！Ｔｉ胃？？？ｍ２０１５年５刀２７日ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｅｄ！；〇ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎ

2、ＰｈｓｉｃｓｙｇｇｙＦ＇ｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｒｅｅｉｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｇＰＡＦＰ＇－ＤｎａｍｉｃＭｏｄｅｌａｎｄ民ｅｓｏｎ化民ｅｓｅａｒｃｈＯｎＤｒｏＴｏｗｅｒｓＣａｂｌｅｙｐｐＢｅａｍＳｓｔｅｍｙＡｕｔｈｏｒ；ＨＵＡＮＧＢｉａｏＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＺＨＵＸｉａｏｌｏｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎＰｈｓｉｃｓｙｇｇｙＭｉａｎｙａｎｇ，Ｓｉ

3、ｃｈｕａｎ，Ａｐｒｉｌ，２０１５独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国工程物理研究院或其他教育机构的学位或证一书使用过的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：＾年月曰考、游２巧５欢学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解并接受中国工程物理研究院研究生部有关

4、保存、使用学位、论文的规定，允许论文被查阅借阅和送交国家有关部口或机构，同时授权中国工程物理研究院研究生部可Ｗ将学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名：导师签名：签字日期：％巧年５月亦日签字日期：年广月日跌落塔钢绍－横梁系统的动力学模型与响应研巧摘要跌落塔是进行较高高度（几十米甚至上百米）异常跌落安全性试验所采用的常用试验设施。在采用跌落塔进行跌落冲击试验过程中，主钢索将横梁与重物提升至所需高度，然后释放

5、，横梁与重物下坠，最终横梁撞击立柱，重物坠地。但在较高高度并且风速较大时，，未能撞，，横梁下坠可能偏离方向到达立柱高度时位置与立柱偏离击立柱导致一导向钢索断裂可能的试验故障模式将影响试验进巧，。这因而有必要对此进行原因机理分析。首先，，对高耸结构与弦索结构在风荷载下的振动分析研巧情况做了归纳与总结分析目前存在的问题和不足，寻找到适合本文研巧的跌落塔在风荷载作用下振动研究。方法，并提出研巧内容－其次，根据跌落塔的结构特点Ｗ及试验原理，针对跌落塔的钢绳横梁系统进行简。化，建立动力学模型，分不同

6、外载条件和速度条件下建立弦振动方程再者－，对己经建立的跌落塔钢绳横梁系统在横向外载力作用下建立的动为学模型一ＭＡＴＬＡＢ中的振动方程进行转化，得到般矩阵形式的振动方程。在编程实现了对之前得到的标准矩阵形式的振动方程的数值求解，并与特定条件下的解析解进行对比来验证数值求解的准确性。－，最后，查询相关建筑结构荷载规范，结合跌落塔钢绳横梁系统的具体结构特点计算出钢绳结构和横梁结构在平均风作用下的风荷载，带入之前建立的标准形式的弦振动方程中，，通过Ｎｅｗｍａｒｋ方法数值计算出弦振动的位移响应得到了平均风荷载条

7、件下一的弦振动位移响应的定规律。对于钢绳－横梁系统动力学模型的振动方程中的可变参－数对风荷载下钢绳横梁系统的弦振动位移响应的影响，改变参数计算弦振动位移响应，一定规律得到了。关键词：跌落塔、横梁、弦、振动、Ｎｅｗｍａｒｋ、风荷载ＩＡＢＳＴＲＡＣＴＤｒｏｐｔｏｗｅｒｉｓａｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄ化Ｓｔｆａｃｉｌｉｔｙｉｎ化ｅｓｐｅｃｉａｌｓａｆｅｔｙｄｒｏｐ化Ｓｔａｔａｐｒｏｐｅｒｈｉ班ａｌｔｉｔｕｄｅｄｏｚｅｎｓｏｆｏｒｅｖｅｎａｈｕｎｄｒｅｄｍｅ

8、ｔｅｒｓ，ｈｉｔｈｅｒｏｒｅｓｓｏｆｄｒｏｓｈｏｃｋ化Ｓｔｗｉｔｈｄｒｏ（）ｐｇｐｐ＊ｔｏｗｅｒｍａｉｎｓ化ｅｌｃａｂｌｅｉａｉｓｅｂｅａｍａｎｄｗｅｉｈｔ化ａｎｅｅｄｅｄｈｅｉｈｔｔｈｅｎｒｅｌｅａｓｅｂｅａｍａｎｄｗｅｉｈｔ，ｇ