拉索振動、動力檢測與振動控制理論(簡體書)
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目次
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本書全面、系統地介紹了有關拉索振動的理論及新進展,其中關于拉索風雨激振的介紹,是目前國際研究前沿的內容;對于拉索動力檢測理論,本書介紹了考慮索彎曲剛度、索支座轉動約束和索支座橫向彈性變形影響的新進展,可提高索力識別精度;對于拉索的振動控制理論,本書介紹了拉索端部橫向和軸向被動和主動控制理論與方法研究的新成果,并經過了試驗與工程實踐的檢驗。本書可供從事拉索振動理論研究與應用的科研人員和工程技術人員參考,也可作為高等院校相關專業的教師與研究生的教學和學習參考書。
名人/編輯推薦
《拉索振動、動力檢測與振動控制理論》可供從事拉索振動理論研究與應用的科研人員和工程技術人員參考,也可作為高等院校相關專業的教師與研究生的教學和學習參考書。
目次
前言
符號說明
第1章拉索自由振動理論
1.1索的定義
1.2拉索的靜力分析
1.2.1忽略抗彎剛度時拉索的靜力分析
1.2.2考慮抗彎剛度時拉索的靜力分析
1.3拉索的自由振動分析
1.3.1線性振動理論
1.3.2非線性振動理論
1.3.3拉索頻率計算公式的仿真分析
1.4各種因素對拉索單階模態振動的影響
1.4.1忽略抗彎剛度的定量判定
1.4.2忽略垂度的定量判定
1.4.3忽略幾何非線性的定量判定
1.5模態耦合對拉索振動的影響
1.5.1面內外一階模態耦合振動分析
1.5.2面內前三階模態耦合振動分析
1.6本章小結
參考文獻
第2章不考慮支座振動時索力動力檢測理論
2.1垂度的影響
2.2索的拋物線形狀和抗彎剛度的影響
2.3索力實用計算公式推導
2.4索力識別過程
2.5試驗驗證
2.5.1試驗構件
2.5.2試驗結果
2.5.3試驗結果討論
2.6本章小結
參考文獻
第3章考慮彈性支承影響的索力檢測方法
3.1考慮彈性支承柔性索的動力反應
3.2實用計算公式推導
3.3奇偶階頻率交替的條件
3.4索力和邊界條件的識別
3.5數值分析
3.5.1數值方程的建立
3.5.2算例
3.6本章小結
參考文獻
第4章考慮抗彎剛度和彈性支承影響的索力檢測方法
4.1考慮抗彎剛度和支座振動影響的索的動力反應
4.2實用計算公式推導
4.3奇偶階頻率交替的條件
4.4索力和邊界條件的識別
4.5數值分析
4.6本章小結
參考文獻
第5章考慮抗彎剛度、彈性嵌固和彈性支承影響的索力檢測方法
5.1索的動力反應
5.2實用計算公式推導
5.2.1反對稱振動
5.2.2對稱振動
5.3索力識別過程
5.4邊界條件的識別
5.5誤差敏感性分析
5.6本章小結
參考文獻
第6章索力的系統識別方法
6.1不考慮支座振動的系統參數識別
6.1.1考慮索抗彎剛度的拉索振動理論
6.1.2邊界彈性約束的識別
6.1.3拉索的模態參數識別
6.1.4算法收斂性的證明
6.2考慮支座振動時的系統參數識別
6.2.1索的有限單元模型
6.2.2索力識別
6.3索力識別的近似計算公式
6.3.1索的動力反應
6.3.2索力識別實用計算公式推導
6.3.3索的系統參數識別
6.4本章小結
參考文獻
第7章索力的序列二次規劃識別方法
7.1索振動理論
7.2SQP法基本原理
7.3優化數學模型
7.4SQP法的適用性
7.5本章小結
參考文獻
第8章索力識別的試驗和數值驗證
8.1試驗驗證
8.1.1試驗模型
8.1.2試驗過程
8.1.3試驗結果
8.1.4試驗結果分析
8.2數值算例驗證
8.3本章小結
參考文獻
第9章拉索風雨激振
9.1拉索風雨激振簡介
9.1.1斜拉橋拉索風雨激振現象
9.1.2斜拉橋拉索風雨激振研究狀況
9.1.3斜拉橋拉索風致振動的控制
9.2拉索人工降雨試驗裝置及試驗工況
9.2.1試驗設備
9.2.2試驗模型及參數
9.2.3試驗工況
9.3拉索風雨激振的特性
9.3.1主要試驗現象
9.3.2風速的影響
9.3.3索傾角的影響
9.3.4拉索風向角的影響
9.3.5拉索空間姿態對上水線位置的影響
9.3.6拉索振動頻率的影響
9.4拉索風雨激振的振動控制
9.4.1拉索風雨激振時氣動阻尼的測量
9.4.2結構阻尼對拉索風雨激振的影響
9.4.3表面纏繞螺旋線對拉索風雨激振的影響
9.5本章小結
參考文獻
第10章拉索端部橫向約束振動控制理論
10.1拉索的阻尼減振裝置種類與性能
10.1.1引言
10.1.2拉索減振阻尼器
10.1.3半主動控制、主動控制方法
10.1.4小結
10.2附加黏滯性阻尼器拉索的分析原理
10.2.1引言
10.2.2附加阻尼器拉索的振動方程
10.2.3拉索的自由振動
10.2.4拉索的模態阻尼
10.2.5黏滯剪切型阻尼器的斜拉索減振設計
10.3實索試驗驗證
10.3.1試驗儀器布置
10.3.2阻尼器安裝方案
10.3.3試驗結果
10.4本章小結
參考文獻
第11章拉索端部軸向彈性約束振動控制理論
11.1拉索彈性約束系統的振動特性
11.1.1拉索彈性約束系統振動方程及求解
11.1.2拉索彈性約束系統振動特性的仿真分析
11.2彈性約束的優化設計
11.2.1拉索彈性約束系統振動方程的無量綱化
11.2.2最優阻尼參數的經驗公式
11.3本章小結
參考文獻
第12章拉索端部軸向彈性約束振動控制試驗
12.1試驗模型及儀器
12.2無彈性約束的拉索自由振動試驗
12.3彈性約束參數的測定
12.3.1彈性約束彈簧剛度的測定
12.3.2彈性約束阻尼系數的測定
12.4拉索彈性約束系統振動特性試驗
12.4.1彈性可動支座對拉索振動頻率的影響
12.4.2彈性約束減振效果的驗證
12.4.3阻尼系數和彈簧剛度對減振效果的影響
12.4.4試驗結果與理論研究的對比驗證
12.5本章小結
參考文獻
第13章小垂度拉索振動主動控制理論
13.1考慮支座移動情況下小垂度拉索運動模態方程的建立
13.1.1小垂度拉索運動產生的位移應變關系
13.1.2等效模量的概念
13.1.3小垂度拉索運動的分類
13.1.4小垂度拉索運動產生的軸向拉力
13.1.5Lagrange方程的建立
13.1.6小垂度拉索運動的模態方程
13.2狀態空間里的主動控制模型
13.2.1面外單模態狀態方程的建立
13.2.2面內單模態狀態方程的建立
13.2.3面外多模態狀態方程的建立
13.2.4面內多模態狀態方程的建立
13.3主動單模態控制的數值仿真
13.3.1自由振動情況下
13.3.2簡諧集中荷載作用下
13.3.3隨機荷載作用下
13.4主動多模態控制的數值仿真
13.4.1自由振動情況下
13.4.2簡諧集中荷載作用下
13.4.3隨機荷載作用下
13.5主動多模態控制的參數分析
13.5.1小垂度拉索質量的影響
13.5.2小垂度拉索初始預拉力的影響
13.6本章小結
參考文獻
第14章剛性拉索振動的主動控制理論
14.1剛性拉索振動的主動控制模型
14.1.1梁的橫向振動方程
14.1.2軸向力對梁橫向振動的影響
14.1.3等效模態方法
14.1.4等效模態方法的應用
14.2狀態空間里的主動控制模型
14.2.1單模態狀態方程的建立
14.2.2多模態狀態方程的建立
14.3主動單模態控制的數值仿真
14.3.1自由振動情況下
14.3.2簡諧集中荷載作用下
14.3.3隨機荷載作用下
14.4主動多模態控制的數值仿真
14.4.1自由振動情況下
14.4.2簡諧集中荷載作用下
14.4.3隨機荷載作用下
14.5主動DVIBangBang控制理論及數值仿真
14.5.1主動DVIBangBang控制理論的提出
14.5.2主動DVIBangBang控制的數值仿真
14.5.3隨機荷載作用下
14.6主動多模態LQR和主動DVIBangBang控制效果的比較
14.7本章小結
參考文獻
第15章拉索振動主動控制的試驗研究
15.1動圈式液壓伺服主動控制裝置的研發
15.1.1液壓伺服控制系統概述
15.1.2液壓伺服控制原理及其特點
15.1.3動圈式液壓伺服作動器
15.1.4液壓動力供應動圈式液壓伺服液壓站
15.1.5動圈式液壓伺服作動器工作原理
15.1.6動圈式液壓伺服主動控制裝置現場調試試驗
15.2拉索振動主動控制試驗方案
15.2.1模型拉索參數的確定
15.2.2試驗原理及現場布置
15.2.3試驗儀器
15.2.4傳感器的測點布置
15.2.5試驗方法
15.2.6試驗工況
15.3拉索自由振動試驗
15.3.1拉索自由振動試驗結果
15.3.2拉索自由振動試驗結果分析
15.4拉索參數激振試驗
15.4.1拉索參數激振的Simulink實現
15.4.2拉索參數激振的試驗結果
15.4.3拉索參數激振試驗結果分析
15.5拉索振動的主動BangBang控制試驗
15.5.1主動BangBang控制策略的Simulink實現
15.5.2主動BangBang控制試驗結果
15.5.3主動BangBang控制試驗結果分析
15.6本章小結
參考文獻
符號說明
第1章拉索自由振動理論
1.1索的定義
1.2拉索的靜力分析
1.2.1忽略抗彎剛度時拉索的靜力分析
1.2.2考慮抗彎剛度時拉索的靜力分析
1.3拉索的自由振動分析
1.3.1線性振動理論
1.3.2非線性振動理論
1.3.3拉索頻率計算公式的仿真分析
1.4各種因素對拉索單階模態振動的影響
1.4.1忽略抗彎剛度的定量判定
1.4.2忽略垂度的定量判定
1.4.3忽略幾何非線性的定量判定
1.5模態耦合對拉索振動的影響
1.5.1面內外一階模態耦合振動分析
1.5.2面內前三階模態耦合振動分析
1.6本章小結
參考文獻
第2章不考慮支座振動時索力動力檢測理論
2.1垂度的影響
2.2索的拋物線形狀和抗彎剛度的影響
2.3索力實用計算公式推導
2.4索力識別過程
2.5試驗驗證
2.5.1試驗構件
2.5.2試驗結果
2.5.3試驗結果討論
2.6本章小結
參考文獻
第3章考慮彈性支承影響的索力檢測方法
3.1考慮彈性支承柔性索的動力反應
3.2實用計算公式推導
3.3奇偶階頻率交替的條件
3.4索力和邊界條件的識別
3.5數值分析
3.5.1數值方程的建立
3.5.2算例
3.6本章小結
參考文獻
第4章考慮抗彎剛度和彈性支承影響的索力檢測方法
4.1考慮抗彎剛度和支座振動影響的索的動力反應
4.2實用計算公式推導
4.3奇偶階頻率交替的條件
4.4索力和邊界條件的識別
4.5數值分析
4.6本章小結
參考文獻
第5章考慮抗彎剛度、彈性嵌固和彈性支承影響的索力檢測方法
5.1索的動力反應
5.2實用計算公式推導
5.2.1反對稱振動
5.2.2對稱振動
5.3索力識別過程
5.4邊界條件的識別
5.5誤差敏感性分析
5.6本章小結
參考文獻
第6章索力的系統識別方法
6.1不考慮支座振動的系統參數識別
6.1.1考慮索抗彎剛度的拉索振動理論
6.1.2邊界彈性約束的識別
6.1.3拉索的模態參數識別
6.1.4算法收斂性的證明
6.2考慮支座振動時的系統參數識別
6.2.1索的有限單元模型
6.2.2索力識別
6.3索力識別的近似計算公式
6.3.1索的動力反應
6.3.2索力識別實用計算公式推導
6.3.3索的系統參數識別
6.4本章小結
參考文獻
第7章索力的序列二次規劃識別方法
7.1索振動理論
7.2SQP法基本原理
7.3優化數學模型
7.4SQP法的適用性
7.5本章小結
參考文獻
第8章索力識別的試驗和數值驗證
8.1試驗驗證
8.1.1試驗模型
8.1.2試驗過程
8.1.3試驗結果
8.1.4試驗結果分析
8.2數值算例驗證
8.3本章小結
參考文獻
第9章拉索風雨激振
9.1拉索風雨激振簡介
9.1.1斜拉橋拉索風雨激振現象
9.1.2斜拉橋拉索風雨激振研究狀況
9.1.3斜拉橋拉索風致振動的控制
9.2拉索人工降雨試驗裝置及試驗工況
9.2.1試驗設備
9.2.2試驗模型及參數
9.2.3試驗工況
9.3拉索風雨激振的特性
9.3.1主要試驗現象
9.3.2風速的影響
9.3.3索傾角的影響
9.3.4拉索風向角的影響
9.3.5拉索空間姿態對上水線位置的影響
9.3.6拉索振動頻率的影響
9.4拉索風雨激振的振動控制
9.4.1拉索風雨激振時氣動阻尼的測量
9.4.2結構阻尼對拉索風雨激振的影響
9.4.3表面纏繞螺旋線對拉索風雨激振的影響
9.5本章小結
參考文獻
第10章拉索端部橫向約束振動控制理論
10.1拉索的阻尼減振裝置種類與性能
10.1.1引言
10.1.2拉索減振阻尼器
10.1.3半主動控制、主動控制方法
10.1.4小結
10.2附加黏滯性阻尼器拉索的分析原理
10.2.1引言
10.2.2附加阻尼器拉索的振動方程
10.2.3拉索的自由振動
10.2.4拉索的模態阻尼
10.2.5黏滯剪切型阻尼器的斜拉索減振設計
10.3實索試驗驗證
10.3.1試驗儀器布置
10.3.2阻尼器安裝方案
10.3.3試驗結果
10.4本章小結
參考文獻
第11章拉索端部軸向彈性約束振動控制理論
11.1拉索彈性約束系統的振動特性
11.1.1拉索彈性約束系統振動方程及求解
11.1.2拉索彈性約束系統振動特性的仿真分析
11.2彈性約束的優化設計
11.2.1拉索彈性約束系統振動方程的無量綱化
11.2.2最優阻尼參數的經驗公式
11.3本章小結
參考文獻
第12章拉索端部軸向彈性約束振動控制試驗
12.1試驗模型及儀器
12.2無彈性約束的拉索自由振動試驗
12.3彈性約束參數的測定
12.3.1彈性約束彈簧剛度的測定
12.3.2彈性約束阻尼系數的測定
12.4拉索彈性約束系統振動特性試驗
12.4.1彈性可動支座對拉索振動頻率的影響
12.4.2彈性約束減振效果的驗證
12.4.3阻尼系數和彈簧剛度對減振效果的影響
12.4.4試驗結果與理論研究的對比驗證
12.5本章小結
參考文獻
第13章小垂度拉索振動主動控制理論
13.1考慮支座移動情況下小垂度拉索運動模態方程的建立
13.1.1小垂度拉索運動產生的位移應變關系
13.1.2等效模量的概念
13.1.3小垂度拉索運動的分類
13.1.4小垂度拉索運動產生的軸向拉力
13.1.5Lagrange方程的建立
13.1.6小垂度拉索運動的模態方程
13.2狀態空間里的主動控制模型
13.2.1面外單模態狀態方程的建立
13.2.2面內單模態狀態方程的建立
13.2.3面外多模態狀態方程的建立
13.2.4面內多模態狀態方程的建立
13.3主動單模態控制的數值仿真
13.3.1自由振動情況下
13.3.2簡諧集中荷載作用下
13.3.3隨機荷載作用下
13.4主動多模態控制的數值仿真
13.4.1自由振動情況下
13.4.2簡諧集中荷載作用下
13.4.3隨機荷載作用下
13.5主動多模態控制的參數分析
13.5.1小垂度拉索質量的影響
13.5.2小垂度拉索初始預拉力的影響
13.6本章小結
參考文獻
第14章剛性拉索振動的主動控制理論
14.1剛性拉索振動的主動控制模型
14.1.1梁的橫向振動方程
14.1.2軸向力對梁橫向振動的影響
14.1.3等效模態方法
14.1.4等效模態方法的應用
14.2狀態空間里的主動控制模型
14.2.1單模態狀態方程的建立
14.2.2多模態狀態方程的建立
14.3主動單模態控制的數值仿真
14.3.1自由振動情況下
14.3.2簡諧集中荷載作用下
14.3.3隨機荷載作用下
14.4主動多模態控制的數值仿真
14.4.1自由振動情況下
14.4.2簡諧集中荷載作用下
14.4.3隨機荷載作用下
14.5主動DVIBangBang控制理論及數值仿真
14.5.1主動DVIBangBang控制理論的提出
14.5.2主動DVIBangBang控制的數值仿真
14.5.3隨機荷載作用下
14.6主動多模態LQR和主動DVIBangBang控制效果的比較
14.7本章小結
參考文獻
第15章拉索振動主動控制的試驗研究
15.1動圈式液壓伺服主動控制裝置的研發
15.1.1液壓伺服控制系統概述
15.1.2液壓伺服控制原理及其特點
15.1.3動圈式液壓伺服作動器
15.1.4液壓動力供應動圈式液壓伺服液壓站
15.1.5動圈式液壓伺服作動器工作原理
15.1.6動圈式液壓伺服主動控制裝置現場調試試驗
15.2拉索振動主動控制試驗方案
15.2.1模型拉索參數的確定
15.2.2試驗原理及現場布置
15.2.3試驗儀器
15.2.4傳感器的測點布置
15.2.5試驗方法
15.2.6試驗工況
15.3拉索自由振動試驗
15.3.1拉索自由振動試驗結果
15.3.2拉索自由振動試驗結果分析
15.4拉索參數激振試驗
15.4.1拉索參數激振的Simulink實現
15.4.2拉索參數激振的試驗結果
15.4.3拉索參數激振試驗結果分析
15.5拉索振動的主動BangBang控制試驗
15.5.1主動BangBang控制策略的Simulink實現
15.5.2主動BangBang控制試驗結果
15.5.3主動BangBang控制試驗結果分析
15.6本章小結
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