强迫激励下CFRP 斜拉索面内分叉特性.pdf

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1、第41卷第9期湖南大学学报(自然科学版)Vo1．41，No．92O14年9月JournalofHunanUniversity(NaturalSciences)Sep．2014文章编号：1674—2974(2014)09—0008—06强迫激励下CFRP斜拉索面内分叉特性康厚军n，赵跃宇，朱志辉，解维东(1．湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082；2．中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)摘要：基于CFRP斜拉索横向各向同性假设的动力学理论，研究在强迫荷载作用下CFRP斜拉索的面内非线性动

2、力学行为．将CFRP斜拉索的空间动力学控制微分方程约化处理得到面内运动控制微分方程，通过无量纲处理后，利用Galerkin方法进行一阶模态截断，得到CFRP斜拉索在强迫激励下面内运动常微分控制方程．利用4阶龙格库塔法对微分方程进行数值积分，得到在不同激励荷载作用下CFRP拉索的时间历程图、相图和功率谱图，进而对其非线性动力学行为进行研究．研究结果表明，在强迫激励下CFRP斜拉索有较为丰富的非线性动力学行为．关键词：索；强迫运动；非线性振动；分岔中图分类号：O322．文献标识码：AIn--plane

3、BifurcationBehaviorofInclinedCFRPCableSubjecttOExternalExcitationKANGHou-jun"。ZHAOYue—yu。ZHUZhi—hui。，XIEWei—dong(1．CollegeofCivilEngineering。HunanUniv，Changsha，Hunan410082IChina；2．SchoolofCivilEngineering，CentralSouthUniv-Changsha。Hunan410075，China)Ab

4、stract：Basedontheassumptionoftransverselyisotropicpropertyofmaterial，thenonlinearin—planedynamicalbehaviorofCFRPcableunderforcedloadwasinvestigated．Thepartialdifferentia1equationforin—planedynamicsoftheinclinedCFRPcablewasobtainedbyreducingspatialkine

5、tictheory．Then，theordinarydifferentialequationsforanalyzingthedynamicbehaviorwereobtainedinGalerkinmethodandthroughdimensionlesstreatment．The4-orderRunge—Kuttamethodfordifferentialequationswasutilizedtogetthetimehistory，phaseandpowerspectrumforunderst

6、andingthenonlineardynamicbehaviorofin—clinedCFRPcable．Therichnonlineardynamicbehaviorandphenomenawereobserved．Keywords：cable；forcedmotion；nonlinearoscillation；bifurcationCFRP(CarbonFiberReinforcedPolymer)斜拉能克服传统钢质拉索的锈蚀、疲劳、极限长度小和承桥是近几年来出现的一种具有相当发展前景的新型

7、载效率低等问题，它轻质(容重约为钢材的1／5)、高大跨度桥梁，国内外已建成CFRP斜拉索斜拉桥6强(弹性模量最高可达1000GPa，抗拉强度可达座．CFRP是一种增强型的碳纤维复合材料，被广泛2700MPa)和耐腐蚀等特点，使得它作为斜拉索应用于航空航天和机械工程等领域．CFRP斜拉索具有相当大的竞争力，并且随着斜拉桥跨度的增大，收稿日期：2013-09-02基金项目：国家自然科学基金资助项目(I1102063，11032004)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目作者简介：康厚军(1977～

8、)，男，四川安岳人，湖南大学副教授，博士十通讯联系人，E—mail：khjun@hnu．edu．cn第9期康厚军等：强迫激励下CFRP斜拉索面内分叉特性9这种优势将越来越明显．建立了其非线性动力学控制偏微分方程．将风对拉索目前，国内外对于CFRP斜拉索动力学特性的的涡激等作用简化为简谐强迫激励，通过龙格一库塔法研究还比较少，主要基于各向同性假设的传统拉索对CFRP斜拉索在主共振和亚谐波共振时的动力学行理论，利用有限元方法对其动力学问题开展研究．张为进行了研究．研究结果表明，在强迫激