巖土工程師：大跨度橋梁顫振穩(wěn)定性研究(三)

　　2.非定常氣動(dòng)力計(jì)算模型
　　橋梁結(jié)構(gòu)分離流顫振實(shí)驗(yàn)加理論方法的建立與完善是與著名氣動(dòng)力老師R.H.Scanlan的貢獻(xiàn)緊密聯(lián)系在一起的。1967年，Scanlan首先提出對(duì)Theodorsen機(jī)翼氣動(dòng)力表達(dá)式進(jìn)行修正的建議「11」。Scanlan認(rèn)為，對(duì)于非流線性的鈍體截面，不可能從基本的流體力學(xué)原理推導(dǎo)出類似于Theodorsen函數(shù)的氣動(dòng)函數(shù)，但可以通過專門設(shè)計(jì)的節(jié)段模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)測(cè)定小振幅條件下的氣動(dòng)力參數(shù)――顫振導(dǎo)數(shù)（Flutter Derivatives）來建立線性非定常氣動(dòng)力計(jì)算模型［18］
　　1974年，Scanlan利用節(jié)段模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中實(shí)測(cè)的顫振導(dǎo)數(shù)反算出過渡函數(shù)（Indicial Function）[21]，并與Theodorsen函數(shù)進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種函數(shù)曲線相差很大，從而找到了利用古典耦合顫振理論分析鈍體橋梁顫振問題所造成的誤差原因。Scanlan還斷言，從理論上找到適合于各種非流線型斷面的過渡函數(shù)是不可能的。
　　3.M維顫振分析方法
　　一旦建立了非定常氣動(dòng)力計(jì)算模型，氣動(dòng)失穩(wěn)臨界狀態(tài)就很容易確定了，其中，最典型的方法就是將所謂阿’片條理？quot；應(yīng)用于氣流與結(jié)構(gòu)相互作用之中，確定出一個(gè)垂直于橋軸線方向的二維節(jié)段，假定沿著橋軸線方向的任意三維影響都可以忽略不計(jì)，由此可得二維顫振方程。
　　與傳統(tǒng)的機(jī)翼顫振類似，阻力方向的振動(dòng)影響一般忽略不計(jì)。此外，還假定二維節(jié)段在h和α兩個(gè)方向的振動(dòng)是小振幅的同頻簡(jiǎn)諧振動(dòng)，這樣就可以在傳統(tǒng)的顫振分析中采用隨折算頻率變化的非定常氣動(dòng)力。
　　4.Selberg計(jì)算公式
　　在電子計(jì)算機(jī)誕生之前，顫振分析的數(shù)值計(jì)算工作一直是一項(xiàng)枯燥繁重的勞動(dòng)。為了簡(jiǎn)化這項(xiàng)枯燥的工作，人們提出了許多顫振簡(jiǎn)化計(jì)算方法。對(duì)于平板機(jī)翼，由于每一種翼型的氣動(dòng)力表達(dá)式都有一定的差異，因此需要對(duì)一系列的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析，才能有針對(duì)性地進(jìn)行額振計(jì)算，Theodorsen和Garrick[24]在這方面作了大量細(xì)致的工作，找到了一些實(shí)用的機(jī)翼顫振計(jì)算公式。而在橋梁結(jié)構(gòu)方面，許多研究人員也作出了相同的努力，其中Selberg實(shí)用計(jì)算公式是被引用得最多的一種二維顫振實(shí)用計(jì)算公式。

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