復雜索纜體系動力學分析及智慧監(jiān)測

緒論1

0.1概念體系1
0.2研究綜述3第一篇
7基于橫向動剛度的拉索系統(tǒng)動力分析理論第1章
9索纜動力學中的動剛度法基礎

1.1動剛度法9
1.1.1基本理論10
1.1.2動剛度矩陣特性11
1.1.3存在的問題12
1.2WW法12
1.2.1基本理論13
1.2.2計算流程14
1.2.3存在的問題16
1.3適用于復雜梁式結構的改進WW法16
1.3.1基本理論16
1.3.2計算流程17
1.3.3準確性驗證18
1.3.4改進WW法優(yōu)勢20
1.4WW法在弱幾何非線性結構中的擴展20
1.4.1計算步驟20
1.4.2準確性驗證21
1.5擴展動剛度法22
1.5.1基本理論23
1.5.2系統(tǒng)阻尼比的計算27
1.5.3方法驗證28
1.5.4優(yōu)勢30
1.5.5復合索纜體系31第2章
32單梁拉索體系的橫向動剛度理論

2.1單梁拉索體系的分段振動微分方程32
2.2分段微分方程的通解34
2.3界動位移表征的無量綱振型函數(shù)36
2.4拉索橫向力元件系統(tǒng)的橫向動剛度矩陣分析
模型37
2.5實例研究： 拉索體系的動剛度規(guī)律40
2.5.1數(shù)值驗證40
2.5.2實索激振實驗45
2.5.3拉索橫向動剛度特性研究47第3章
52考慮多因素的裸索系統(tǒng)動力特性分析方法

3.1系統(tǒng)頻率方程的建立53
3.1.1裸索體系阻尼比計算53
3.1.2動剛度矩陣計算54
3.1.3系統(tǒng)頻率方程的求解56
3.2準確性驗證57〖KH+8mmD〗第二篇
61復雜索纜系統(tǒng)的動力分析理論第4章
63復雜拉索體系的動力特性分析

4.1復雜拉索系統(tǒng)的動剛度理論63
4.2復雜拉索體系的統(tǒng)一頻率方程64
4.3統(tǒng)一頻率方程的解法67
4.4有效性驗證69
4.4.1與張緊弦方法比較69
4.4.2與文獻計算結果比較70
4.4.3橫向元件位置對純索頻率計算結果影響72
4.5實際應用73
4.5.1在拉索動力特性研究中的應用73
4.5.2彈性支撐75
4.5.3集中質量塊76
4.5.4阻尼器76第5章
78含填充層的雙層復合索

5.1概述78
5.2由黏彈性層連接的雙梁系統(tǒng)阻尼特性分析79
5.2.1雙梁系統(tǒng)的控制微分方程及其通解80
5.2.2動剛度矩陣的建立82
5.2.3等效阻尼比的計算84
5.2.4黏彈性雙梁系統(tǒng)阻尼特性分析85
5.2.5在復合拉索系統(tǒng)設計中的應用91
5.3雙梁系統(tǒng)動力特性分析93
5.3.1頻率求解94
5.3.2振型分析97
5.4雙層索套復合拉索系統(tǒng)動力特性研究102
5.4.1系統(tǒng)橫向動剛度矩陣的建立104
5.4.2橫向動剛度特性研究109
5.4.3護套拉索系統(tǒng)振動機理分析111
5.4.4系統(tǒng)頻率貢獻判斷流程圖114第6章
117復雜吊索系統(tǒng)特性研究

6.1考慮吊索兩端約束的吊索動力特性研究117
6.1.1吊索動力分析的基本理論118
6.1.2邊界條件對吊索動力特性的影響分析123
6.1.3應用討論127
6.2雙吊索動力分析的橫向動剛度理論130
6.3雙吊索動力特性影響因素分析134
6.3.1與文獻方法比較134
6.3.2索長的影響135
6.3.3抗彎剛度分析136
6.3.4減振支架位置對雙吊索系統(tǒng)動力特性的影響137
6.3.5非對稱索力的影響138第7章
140多段式索纜系統(tǒng)

7.1概述140
7.2基本理論141
7.2.1動力分析模型141
7.2.2拉索附加索力的推導142
7.2.3索段動剛度矩陣的推導145
7.2.4多段式系統(tǒng)總體剛度矩陣的集組149
7.3實驗驗證151
7.3.1實驗工況介紹151
7.3.2實驗結果分析155
7.4實驗結果討論及誤差分析162
7.5參數(shù)分析165第8章
166懸索橋動力特性分析

8.1基本假定166
8.2結構設計參數(shù)167
8.3主梁簡化方式169
8.4實橋驗證172第三篇
175復雜索纜系統(tǒng)的平均索力及索參數(shù)智能
監(jiān)測與感知第9章
177基于PSO的復雜拉索系統(tǒng)模型修正及參數(shù)識別

9.1概述177
9.2模型修正及參數(shù)識別177
9.2.1模型修正的基本思路178
9.2.2識別參數(shù)的選擇178
9.2.3目標函數(shù)的選擇178
9.2.4PSO優(yōu)化算法181
9.3拉索參數(shù)識別仿真分析193
9.3.1短索193
9.3.2中索194
9.3.3長索195
9.3.4與張緊弦法和考慮抗彎剛度公式法比較197
9.4拉索參數(shù)識別的試驗驗證198
9.4.11號拉索識別199
9.4.22號拉索識別200第10章
203中等長索的索力精確識別

10.1拉索動力分析的橫向動剛度理論203
10.2拉索反分析特征函數(shù)208
10.3拉索反分析特征函數(shù)特性研究208
10.3.1索長影響208
10.3.2拉索橫截面面積和單位長度質量的影響211
10.4平均索力及拉索參數(shù)的精確感知方法213
10.4.1基于特征函數(shù)HI脊線的參數(shù)感知方法213
10.4.2索長誤差對感知結果的影響214
10.5實索試驗驗證215
10.5.1拉索試驗介紹215
10.5.220m拉索索力及抗彎剛度感知217
10.5.3168m拉索索力及抗彎剛度感知220第11章
222短吊索索力及參數(shù)精確識別

11.1考慮吊索錨固區(qū)影響的三節(jié)段吊索動力分析
模型222
11.2短吊索反分析特征函數(shù)223
11.3錨固區(qū)參數(shù)對吊索模態(tài)參數(shù)的影響分析224
11.3.1錨固區(qū)抗彎剛度的影響224
11.3.2錨固區(qū)線質量的影響225
11.3.3錨固區(qū)長度在吊索中所占比重的影響227
11.4短吊索索力及吊索參數(shù)的精確感知方法228
11.4.1面向服役期吊索的PSO索力精確感知
方法229
11.4.2面向工程或實時在線監(jiān)測環(huán)境的實用
公式法229
11.5方法驗證231
11.5.1PSO優(yōu)化算法感知效果驗證231
11.5.2實用公式法驗證232
11.5.3實索試驗驗證233第12章
236索纜懸吊系統(tǒng)索力及參數(shù)精確識別

12.1索纜懸吊結構動力分析模型236
12.2索纜懸吊結構主纜反分析特征函數(shù)237
12.3主纜索力及主纜參數(shù)的精確感知方法238
12.4實索試驗驗證240
12.4.1實索試驗介紹240
12.4.2懸吊主纜索力及參數(shù)感知241第13章
246交通荷載對懸索橋動力特性的影響分析——
渦振后的交通管制決策啟示

13.1概述246
13.2考慮交通荷載的懸索橋動力學模型248
13.2.1單梁懸索橋模型： 交通荷載作為附加均勻
質量248
13.2.2雙梁懸索橋模型： 交通荷載作為柔性副梁249
13.3懸索橋動力特性求解250
13.3.1單梁模型模態(tài)阻尼比的顯式解250
13.3.2雙梁模型模態(tài)阻尼比的顯式解251
13.3.3無阻尼模態(tài)頻率ω的求解253
13.4交通荷載對動力特性的影響254
13.4.1驗證單梁模型的動力特性解255
13.4.2交通荷載對動力特性的影響256
13.4.3現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)驗證257
13.5關于交通管理決策的討論260第四篇
261復雜索纜系統(tǒng)的在線疲勞狀態(tài)智慧感知與
壽命預測第14章
263拉索時變索力在線實時智慧感知

14.1概述263
14.2時變頻率的智能感知264
14.2.1塊遞推APES法介紹264
14.2.2時變頻率智能獲取方法265
14.3時變索力感知266
14.3.1時變索力擬合方法266
14.3.2時變索力公式擬合266
14.3.3時變索力智慧感知流程270
14.4實橋拉索驗證271
14.4.1工程背景271
14.4.2拉索時變頻率智能感知272
14.4.3拉索時變索力公式擬合275
14.4.4時變索力感知279第15章
283拉索振動附加索力的在線智慧感知

15.1概述283
15.2基于非線性分析的振動附加索力感知方法283
15.3參數(shù)分析及簡化公式286
15.3.1Irevin參數(shù)λ對振動附加剛度的影響287
15.3.2頻率和觀測點相對位置對振動附加剛度的
影響287
15.3.3振動附加索力簡化公式289
15.4實索振動附加索力感知289第16章
293拉索全場域動力響應和內力在線智慧感知

16.1概述293
16.2拉索全場域動力響應感知293
16.2.1振型疊加法293
16.2.2拉索振型函數(shù)294
16.2.3動力響應感知方法299
16.2.4數(shù)值方法驗證299
16.2.5實索試驗驗證314
16.3拉索全場域內等效節(jié)點荷載感知317
16.3.1基本原理317
16.3.2數(shù)值方法驗證318
16.4拉索全場域內截面內力及應力感知322
16.4.1彎曲內力及應力感知方法322
16.4.2數(shù)值方法驗證324第17章
327拉索在線疲勞狀態(tài)智慧感知與壽命預測

17.1概述327
17.2拉索疲勞荷載328
17.3拉索疲勞應力譜的獲取328
17.4疲勞壽命預測方法329
17.4.1拉索SN曲線329
17.4.2變幅荷載作用下的疲勞壽命331
17.5工程案例分析332
17.5.1工程背景介紹332
17.5.2疲勞荷載在線獲取332
17.5.3疲勞荷載譜在線獲取334
17.5.4應力循環(huán)統(tǒng)計336
17.5.5拉索截面整體疲勞壽命預測339
17.5.6拉索截面索絲疲勞壽命預測342
17.5.7拉索不同截面索絲疲勞結果的討論344
17.6拉索長期監(jiān)測的在線疲勞狀態(tài)智慧感知及
壽命預測策略345
17.6.1在線疲勞狀態(tài)智慧感知和壽命預測方案345
17.6.2拉索監(jiān)測及檢測需求346第18章
347復雜拉索體系動力分析及智慧監(jiān)測工具箱的
初步開發(fā)與應用

18.1概述347
18.2復雜拉索系統(tǒng)動力特性分析工具箱347
18.2.1復雜拉索系統(tǒng)的關鍵分析理論347
18.2.2工具箱構成情況及范式設計348
18.2.3GUI人機交互程序介紹351
18.3復雜拉索系統(tǒng)模型修正及參數(shù)識別工具箱353
18.3.1復雜拉索系統(tǒng)參數(shù)識別理論基礎353
18.3.2工具箱構成情況及范式設計353
18.3.3GUI人機交互程序介紹355
18.4智慧監(jiān)測工具箱開發(fā)357
18.5在線方案358
參考文獻361
附錄372