[发明专利]一种桥梁断面非线性自激力的识别方法

摘要

本发明公开了一种桥梁断面非线性自激力的识别方法，根据自激力频谱的倍频特征，将升沉运动引起的自激升力Lse,h、升力矩Mse,h，扭转运动引起的自激升力Lse,α、升力矩Mse,α写成级数表达式；利用三角函数的倍角公式将级数表达式化简为仅含sinωt和cosωt的表达式；消去sinωt与cosωt，即可获得Lse,h、Mse,h、Lse,α和Mse,α的非线性表达式；将上述表达式中相应的项进行合并，即可获得弯扭耦合运动产生的非线性自激力表达式。本发明建立的非线性自激力表达式，可以只考虑一阶成分退化为传统的线性自激力表达式，也可以根据需要考虑多个高阶成分，从而准确地表达非线性自激力。为了准确地识别表达式中的非线性自激力系数，提出了分次渐进识别法，即分次渐进地用最小二乘法识别待定系数。

主权项

1.一种桥梁断面非线性自激力的识别方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立扭转运动α＝α0sinωt引起的自激升力Lse,α和升力矩Mse,α的级数表达式：式中，ρ是空气密度；U是风速；B是主梁宽度；Ai、Bi、Ci与Di(i＝1,2,….,n)为待定参数；α是扭转运动位移；α0是扭转运动的振幅；ω是运动圆频率；(2)将步骤(1)中自激升力L_se,α和升力矩M_se,α的级数表达式中的sinωt与cosωt消除，可获得扭转运动引起的非线性自激升力L_se,α和升力矩M_se,α的表达式；其中，表示扭转运动速度；(3)建立升沉运动h＝h0sinωt引起的自激升力Lse,h和升力矩Mse,h的级数表达式：式中，Ei、Fi、Gi与Hi(i＝1,2,….,n)为待定参数；(4)将步骤(3)中自激升力L_se,h和升力矩M_se,h的级数表达式中的sinωt与cosωt消除，获得升沉运动引起的非线性自激升力L_se,h和升力矩M_se,h的表达式；其中，h是升沉运动位移；h₀是升沉运动的振幅；是升沉运动的速度；(5)将上述表达式中相应的项进行合并，即可获得弯扭耦合运动产生的非线性自激力表达式；升力Lse＝Lse,α+Lse,h升力矩Mse＝Mse,α+Mse,h(6)利用逐次渐进法识别非线性自激力系数；基于节段模型强迫振动法或CFD强迫振动法，让主梁断面单独做升沉运动或扭转运动，获得Lse,α、Lse,h、Mse,α和Mse,h的自激力时程曲线；然后逐次渐进地用最小二乘法识别Lse,α、Lse,h、Mse,α和Mse,h各自表达式中的非线性自激力系数；非线性自激力系数表征主梁断面的运动位移、速度及两者的高阶项在非线性自激力中的参与度。