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近些年来,索-梁结构作为一种新型结构体系被提出,该结构形式简洁,受力明确,充分利用了索的抗拉和梁的抗压弯性能,广泛应用于机械制造和土木工程中。关于柔性索和弹性梁的理论和实验研究已经十分广泛和深入,但把二者组合起来作为一个整体进行研究还很不成熟,需要大量工作要做。拉索的振动与梁紧密相关,并且相互作用,共同影响着整个结构体系的安全性、舒适性和使用寿命。因此研究索-梁结构非线性振动的模式和机理具有很强的针对性和重要的理论与现实意义。本文对索-梁结构的非线性动力学行为进行了系统地研究,所取得的主要研究成果为: 1.对索-梁结构非线性动力学研究情况及相关知识进行了介绍。本文首先阐述了索-梁结构的非线性振动研究的基本情况,回顾了国内外学者在索-梁结构振动研究方面所做的主要工作,并对振动的机理进行了简要介绍。 2.对索-梁结构非线性自由振动进行了分析。以单索、单梁这一最为简单的耦合结构为研究对象,运用Hamilton原理建立了索-梁结构的偏微分运动方程,考虑系统的三个固有频率比为1:1:2这一特殊情况,采用多尺度法进行近似解析求解,得到了内共振的运动微分方程和定常响应非线性方程。 3.研究了系统参数对运动的影响。采用龙格-库塔法,对系统的调谐参数、初始扰动、阻尼以及索的倾角、抗拉(压)刚度、预应力等参数对运动的影响作了数值仿真研究,总结了控制索-梁结构非线性振动的方式方法。 4.对索-梁结构非线性受迫振动进行了分析。考虑现实生活中更为常见的情况,在系统的三个自由度上分别施加相同频率的简谐力,分析外激频率分别接近梁端的横向和竖向基频时系统出现外共振的情况,研究了外力对系统频率、振幅带来的影响。 5.对索-梁结构的热致振动问题进行了探索。沿用拉氏方程列写索-梁结构三自由度运动方程的办法,本文将索-梁结构在热载作用下的变形等效导算为弹性变形,从理论层面研究了均匀温度场温度改变时,索-梁结构运动出现的变化,同时揭示了温度影响索-梁耦合结构振动的深层次机理。