渤海钢结构冰激振动的机制

发布者: 发布时间:2016/5/10 17:51:44 阅读:次 【字体:

1.冰激振动从宏观上和总体上可看作是一种非线性的耦合振动,海冰与钢结构物相互作用时产生的振动是由结钩物的振动与海冰的振荡两者耦合而成,即钢结构物—海冰耦合。从理论上讲,应该可以分别写出钢结构物系统的振动方程式及海冰振荡的的运动微分方程式,从而列出一组钢结构物一海冰耦合振动的方程组。由于海冰振荡的运动微分方程式中的阻尼力项是非线性,因而这组耦合振动方程组是一组非线性方程组,故称为钢结构物—海冰非线性耦合振动。

2.海冰与钢结构物的相互作用构成了钢结构物—海冰耦合的反馈系统,海冰作用于钢结构物的激振力,使钢结构物系统产生强迫振动;反过来钢结构物的振动又反馈为对海冰振荡的触发,使海冰始终保持自激振荡,这样就构成了一个钢结构物—海冰耦合的反馈系统,从而使这一组非线性耦合振动,经久地持续下去。

3.冰激振动综合地反映了海冰动力作用所具有的周期性与自激性由于冰激振动既包括了强迫振动,又包括了自激振动,因而它可以全面地、综合地反映出海冰的动力作用所具有的特性。即当强迫振动时,海冰对结构物的激振力是周期性的;而当自激振动时.则海冰的动力作用具有自激性,是自激振动的动力。

4.海冰与钢结构物相互作用引起的冰激振动具有“频率锁定”现象所谓冰激振动的频率锁定现象,就是指当钢结构物的固有频率与海冰对固定钢结构物作用时的频率较接近时,钢结构物的振动将迫使海冰作用的频率固定在钢结构物的固有频率附近;而不再按照海冰作用在固定钢结构物上的频率作用的现象。渤海的冰激振动实测表明,这种冰激振动的“频率锁定”现象确实存在。

5.冰激振动可以频率锁定区内外划分为周期性或自激性激励为主由于频率锁定现象的存在,当在频率锁定区内时,海冰作用于钢结构物的频率被固定在钢结构物的固有频率附近,钢结构物完全与海冰起,按照海冰自激振荡的规律来振动,故这时冰激报动以自激性为主。反之,当在频率锁定区以外时,海冰作用于钢结构的频率不被锁定,而是按照海冰作用于固定钢结构物上的频率作用,故这时海冰以周期性激振力作用于钢结构物上,使其产生强迫振动,即以周期性激励为主。

6.频率锁定现象的存在可以使强迫振动与自激振动理论二者统一,由于频率锁定区以内以自激性激励为主,冰激振动可以用自激振动理论描述;而在频率锁定区以外,以周期性激励为主,冰激振动可以用强迫振动理论描述。因而,频率锁定现象的存在,可以使冰激振动用强迫振动或自激振动理论描述,得到统一。

7.频率锁定带宽的冰激振动特点决定了冰激振动明显的自激振动特性,由于冰激振动的频率锁定带较宽,使冰激振动大部分处于频率锁定带内,故冰激振动大部份是属于以自激性激励为主的自激振动,应该用自激振动理论来描述。

综合上述七点,即构成了冰激振动的机制。

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