项目名称: 超高层建筑非定常非线性气动力模型及风致非线性振动和分岔研究

项目编号: No.51208524

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 建筑环境与结构工程学科

项目作者: 黄东梅

作者单位: 中南大学

项目金额: 27万元

中文摘要: 本项目以截面沿高度变化的超高层建筑为研究对象,用理论与风洞试验相结合的手段对其非定常气动力、非线性自激力模型进行深入的研究,然后进一步分析其风致非线性振动和分岔行为。通过刚性模型同步测压风洞试验研究各测点层顺风向、横风向和扭转方向非定常气动力的功率谱、相干函数和相位角特征,并由此给出其具有适当物理意义的新函数表达式;通过气动弹性模型风洞实验获得位移、加速度等响应时程,利用小波变换方法提取小波脊线,从而识别出时变的气动阻尼比和气动刚度,再由回归分析法建立非线性自激气动力数学模型;根据非线性理论用精细积分法计算超高层建筑的风致非线性响应,与根据线性振动理论的计算结果、气弹模型实验的直接测量结果进行比较,分析它们的差异性以及非线性力的贡献,并根据相图和庞加莱映射图进行风致非线性振动的分岔行为研究。本项目的研究可以进一步完善超高层建筑的抗风理论并为工程应用提供参考,具有很好的理论和实用价值。

中文关键词: 超高层建筑;非定常气动力;非线性自激力模型;小波变换方法;非线性最小二乘法

英文摘要: The high-rise buildings with section varying along the height are taken as object to deeply investigate the unsteady aerodynamic and nonlinear self-excited force model, and then the wind-induced nonlinear vibration and bifurcation behavior by combining theoretical and experimental means. The characteristics of power spectra, coherence functions and phase angles of unsteady aerodynamic of along-wind, across-wind and torsion are studied according to rigid model synchronous multi-pressure measurement wind tunnel test, and their new function expressions with appropriate physical meaning are then presented. The time histories of displacement responses, acceleration responses etc. are obtained by aeroelastic model wind tunnel test. The wavelet ridge is extracted by the wavelet transform method, and then the time-variant aerodynamic damping ratio and aerodynamic stiffness are identified. Subsequently, the nonlinear self-excited force model is set up based on the regression analysis. The wind-induced nonlinear responses of high-rise building are calculated by the precise integration method according to the nonlinear theory, which are compared with the results by linear vibration theory and the results directly by aeroelastic model test to analyze the difference and the contribution of the nonlinear force. Moreover, th

英文关键词: high-rise building;unsteady aerodynamic;nonlinear self-excited force model;wavelet transform method;nonlinear least square method

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