封闭式单向张拉膜结构气弹失稳机理研究

摘要：

在均匀流场中进行了封闭式单向张拉膜结构气弹模型风洞试验,考察了膜预张力和来流风速对结构振幅、振动模态和总阻尼比的影响,以及膜面位移与膜上方流场的频谱相关性,分析了封闭式膜结构的气弹失稳机理,给出了气弹失稳无量纲临界风速.研究结果表明:低风速下(无量纲风速小于1.2时),流场中的旋涡主频远低于结构基频,结构以受迫振动为主;随着风速增大,流场中出现与结构2阶反对称模态频率接近的旋涡,导致结构发生以2阶模态大幅振动为特征的涡激共振,且在无量纲风速不小于1.2的风速范围内出现振动锁定现象,结构总阻尼比迅速衰减接近0.由此可认为,封闭式膜结构的气弹失稳由涡激共振引起,结构振幅的突然增大、主导振动模态的突然改变以及总阻尼比的突然减小为其主要特征;气弹失稳无量纲临界风速约为1.2.

关键词：张拉膜结构、风洞试验、气弹效应、涡激共振、临界风速

所属期刊栏目：36

分类号：TU393.3;TU317.1;TU311.3(建筑结构)

资助基金：国家自然科学基金重大研究计划重点项目91215302,国家自然科学基金项目50908068.

在线出版日期：2015-04-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：12-19