空气作用力作为一种强迫力
2018-07-19 09:17
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浸没在气流中的任一物体,都会受到气流的作用,这种作用通常称为空气力作用。当气流绕过一般为非流线形(钝体)截面的桥梁结构时,会产生涡旋和流动的分离,形成复杂的空气作用力[1]。当桥梁结构的刚度较大时,结构保持静止不动,这种空气力的作用只相当于静力作用;当桥梁结构的刚度较小时,结构振动得到激发,这时空气力不仅具有静力作用,而且具有动力作用[2]。风的动力作用激发了桥梁风致振动,而振动起来的桥梁结构又反过来影响空气的流场,改变空气作用力,形成了风与结构的相互作用机制。当空气力受结构振动的影响较小时,空气作用力作为一种强迫力,引起结构的强迫振动;当空气力受结构振动的影响较大时,受振动结构反馈制约的空气作用力,主要表现为一种自激力,导致桥梁结构的自激振动。当空气的流动速度影响或改变了不同自由度运动之间的振幅及相位关系,使得桥梁结构能够在流动的气流中不断汲取能量,而该能量又大于结构阻尼所耗散的能量,这种形式的发散性自激振动称为桥梁颤振[3]。桥梁颤振物理关系复杂,振动机理深奥,因而桥梁颤振稳定性研究也经历了由古典耦合颤振理论到分离流颤振机理再到三维桥梁颤振分析的发展过程。

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