基于气弹模型风洞试验研究张拉膜结构气动参数.pdf

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1、第43卷第6期同济大学学报(自然科学版)Vo1．43No．62015年6月JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Jun．2015文章编号：0253—374X(2015)060830．08DOI：10．11908／j．issn．0253—374x．2015．06．004基于气弹模型风洞试验研究张拉膜结构气动参数韩志惠。，顾明，周嗵毅(1．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092；2．上海市气象科学研究所，上海200030)摘要：基于两种鞍型张拉膜结构的气弹模型风洞试验，分别Keywords：tensionedmembranestruct

2、ure；aeroelastic采用Ibrahim时域法和随机子空间参数识别法从自由响应及model；windtunneltest；aerodynamicparameter风荷载作用下响应的数据中识别了结构的模态参数．在此基础上，研究了气动质量及气动阻尼随风向角、风速、预张力的变化规律，并通过与前人研究成果的对比分析了各研究成果张拉膜结构在受到风荷载作用时，主要通过变之间差别产生的原因．研究结果表明，气动质量会随风向角形来抵抗荷载，是典型的大变形柔性结构体系．在此的变化而变化且在斜风向下时达到极值，随风速的增加而增过程中，结构会带动部分周围空气一起运动，同时与加，随预张力的增加而减小；第一阶

3、模态所对应的总阻尼比周围空气之间有能量转换，即产生所谓的气动质量随风速的增加而增加．和气动阻尼．对于变形较大的膜结构，这两种气动参关键词：张拉膜结构；气动弹性模型；风洞试验；气动参数数可能是结构自身参数的数倍甚至更大，而且它们中图分类号：TU358文献标志码：A的存在会改变结构的振动特性，严重时甚至可能导致结构的失稳破坏，因此不容忽略．然而由于膜结构AerodynamicParametersofTensioned气动参数的机理复杂，影响因素众多，到目前为止仍MembraneStructureBasedonAeroelasticWind然是结构风工程领域的一个难题．理论分析方法是研究膜结构气

4、动参数的方法之TunnelTest一．Minami等[]和王吉民[]基于薄翼理论，利用不HANZhihui，GUMing，ZtlOUXuanyi同的膜结构位移函数给出了平坦膜结构气动质量的(1．StateKeyLaboratoryforDisasterReductioninCivilEngineering，表达式，得到了相似的结论，但是两者都将膜结构简TongjiUniversity，Shanghai200092，China；2．ShanghaiInstituteof化为二维结构，并且只考虑了结构沿跨向的第一阶MeteorologicalScience，Shanghai200030，Chi

5、na)振型．孙晓颖[3]将薄翼理论应用于三维膜结构，并对鞍型及伞形膜结构的气动质量和气动阻尼进行了参Abstract：Basedontheaerodynamicwindtunneltestoftwo数分析．王磊[4]认为薄膜结构附加质量与模态振型saddletensionedmembranestructures。themoda1parameterswereidentifiedfromfreeresponsesandresponsesunderwind相关，并基于Minami研究成果提出了考虑振型区域loading，theusingIbrahimtimedomainandstochastic

6、特征的气动质量计算方法．DavenportL5]给出了气动SUbspaceidentificationmethods．Besides，thevariationof阻尼的一般表达式，利用该公式计算的膜屋盖气动aerodynamicmassanddampingwithwinddirection，wind阻尼比为0．3．研究膜结构气动参数的另一种常用方speed，andpretensionwereresearched，andreasonsforthe法是基于风洞试验的参数识别方法．武岳等]通过differencebetweenpreviousresearchachievementswere对鞍型

7、膜结构气弹模型风洞试验数据的识别，分析analyzedbycomparison．Theresultsshowthatthe了气动质量及气动阻尼随参数的变化特性．王磊_7]aerodynamicmasschangeswiththewinddirection，reaches利用气弹模型风洞试验对平面圆形薄膜结构的气动themaximumunderobliquewinddirection，increaseswiththewin