• ISSN 0258-2724
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基于遗传混合算法的二维耦合颤振方法

郑史雄 朱进波 唐煜 郭俊峰

郑史雄, 朱进波, 唐煜, 郭俊峰. 基于遗传混合算法的二维耦合颤振方法[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 64-71. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.008
引用本文: 郑史雄, 朱进波, 唐煜, 郭俊峰. 基于遗传混合算法的二维耦合颤振方法[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 64-71. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.008
ZHENG Shixiong, ZHU Jinbo, TANG Yu, GUO Junfeng. Two-Dimensional Coupled Flutter Method Based on Genetic Hybrid Algorithm[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 64-71. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.008
Citation: ZHENG Shixiong, ZHU Jinbo, TANG Yu, GUO Junfeng. Two-Dimensional Coupled Flutter Method Based on Genetic Hybrid Algorithm[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 64-71. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.008

基于遗传混合算法的二维耦合颤振方法

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.008
基金项目: 

中国铁路总公司科技开发项目 2015G002-A

国家自然科学基金资助项目 51378443

详细信息
    作者简介:

    郑史雄(1965-), 男, 教授, 博士, 研究方向为桥梁抗风与抗震, 电话:13608058757, E-mail: zhengsx@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U441.3

Two-Dimensional Coupled Flutter Method Based on Genetic Hybrid Algorithm

  • 摘要: 对于传统的二维二自由度耦合颤振分步分析解法,创新性地将颤振分析转变为关于求解系统振动频率的非线性方程组问题.基于数值分析理论,引入如拟牛顿法等超线性收敛的数值迭代解法,研究了该类方法在数值迭代时的局部收敛性、初始值依赖性等问题.为规避上述风险发生在颤振分析中,将具有全局搜索优势的遗传算法应用于二维二自由度耦合颤振分析,结合最优算法L-M算法进行局部收敛修正,提出了基于遗传混合算法的分析方法.算例分析结果表明:在各个检测风速节点处,两种方法下的系统振动圆频率和系统牵连阻尼比计算误差都低于0.1‰,结果几乎一致;所建立的新分析方法思路清晰,求得颤振临界风速与传统方法完全一致,说明新的计算流程可行且计算结果准确;与传统方法相比,基于遗传混合算法的颤振方法每步求解过程无需初值的自选取,具有无条件收敛的优点.

     

  • 图 1  传统的分步分析法流程

    Figure 1.  Flowchart of the traditional method

    图 2  初值不在局部收敛域中的牛顿迭代法结果

    Figure 2.  Results of the Newton iteration method with initial value not in the local convergence domain

    图 3  初值在局部收敛域中的牛顿迭代法结果

    Figure 3.  Results of the Newton iteration method with initial value in the local convergence domain

    图 4  Jacoobi迭代格式迭代结果

    Figure 4.  Iteration results of Jacoobi iterative format

    图 5  Gauss-Seidel格式迭代结果

    Figure 5.  Iteration results of Gauss-Seidel iterative format

    图 6  随风速变化的系统振动圆频率比较

    Figure 6.  System vibration frequency with the changing wind speed

    图 7  随风速变化的系统牵连阻尼比比较

    Figure 7.  System damping ratio with the changing wind speed

    表  1  桥梁断面颤振分析结果对比

    Table  1.   Comparison results of the bridge flutter analysis

    分析方法 颤振风速/(m·s-1) 颤振频率
    传统不动点迭代法 74.9 1.288 1
    本文遗传混合算法 74.9 1.288 1
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  • SCANLAN R H, TOMKO J J. Airfoil and bridge deck flutter derivatives[J]. Journal of Engineering Mechanics, 1971, 97(6):1717-1737. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=JAKO200421349898472
    HUSTON D R. Flutter derivatives from 14 generic deck sections[C]//Proc. of ASCE Structure Congress. Orlando: ASCE, 1987: 281-292.
    陈政清, 于向东.大跨桥梁颤振自激力的强迫振动法研究[J].土木工程学报, 2002, 35(5):34-41. doi: 10.3321/j.issn:1000-131X.2002.05.008

    CHEN Zhenqing, YU Xiangdong. A new method for measuring flutter self-excited forces of long-span bridges[J]. China Civil Engineering Journal, 2002, 35(5):34-41. doi: 10.3321/j.issn:1000-131X.2002.05.008
    李志国, 王骑, 伍波, 等.不同攻角下扁平箱梁颤振机理研究[J/OL].西南交通大学学报, 优先出版. (2017-09-27)[2017-10-28].http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1277.U.20170927.2111.034.html.
    WILDE K, FUJINO Y, MASUKAWA J. Time domain modeling of brige deck flutter[J]. Structural Engineering Earthquake Engineering, 1996, 13(2):93-104.
    XIANG H, ZHANG R. On mechanism of flutter and unified flutter theory of bridges[M]//Wind Engineering Into the 21st Century. Rotterdam: [s.n.], 1999: 1069-1074.
    MATSUMOTO M, HAMASAKI H, YOSHIZUMI F. On flutter stability of decks for super long-span bridge[J]. Structural Engineering EarthquakeEngneering, 1997, 14:185-200. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=J-STAGE_547358
    MATSUMOTO M. Flutter instability and recent development in stabilization of structures[J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aecodynamics, 2007, 95(9/10/11):888-907. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=6bfb4e4734a5ef44013433a56011ecb0
    杨詠昕.大跨度桥梁二维颤振机理及其应用研究[D].上海: 同济大学, 2002.
    杨詠昕, 葛耀君, 项海帆.大跨度桥梁典型断面颤振机理[J].同济大学学报, 2006, 34(4):455-460. doi: 10.3321/j.issn:0253-374X.2006.04.006

    YANG Yongxin, GE Yaojun, XIANG Haifan. Flutter mechanism of representative sections for long-span bridges[J]. Journal of Tongji University, 2006, 34(4):455-460. doi: 10.3321/j.issn:0253-374X.2006.04.006
    丁泉顺, 朱乐东.桥梁主梁断面气动耦合颤振分析与颤振机理研究[J].土木工程学报, 2007, 40(3):69-74. doi: 10.3321/j.issn:1000-131X.2007.03.012

    DING Quanshun, ZHU Ledong. Aerodynamically coupling flutter analysis and flutter mechanism for bridge deck sections[J]. China Civil Engineering Journal, 2007, 40(3):69-74. doi: 10.3321/j.issn:1000-131X.2007.03.012
    邵亚会, 葛耀君, 柯世堂.超大跨度悬索桥二维颤振频域直接分析方法[J].哈尔滨工业大学学报, 2011, 43(8):119-123. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK201102820863

    SHAO Yahui, GE Yaojun, KE Shitang. Straight forward method for two-dimensional flutter analysis of super-long-span suspension bridge in frequency domain[J]. Journal of Harbin Institute of Technology University, 2011, 43(8):119-123. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK201102820863
    罗亚中, 袁端才, 唐国金.求解非线性方程组的混合遗传算法[J].计算力学学报, 2005, 22(1):109-114. doi: 10.3969/j.issn.1007-4708.2005.01.022

    LUO Yazhong, YUAN Duancai, TANG Guojin. Hybrid genetic algorithm for solving systems of nonlinear equations[J]. Chinese Journal of Computational Mechanics, 2005, 22(1):109-114. doi: 10.3969/j.issn.1007-4708.2005.01.022
    张鸿燕, 耿征. Levenberg-Marquard算法的一种新解释[J].计算机工程与应用, 2009, 45(19):5-9. doi: 10.3778/j.issn.1002-8331.2009.19.002

    ZHANG Hongyan, GENG Zheng. Novel interpretation for Levenberg-Marquardt algorithm[J]. Computer Engineering and Applications, 2009, 45(19):5-9. doi: 10.3778/j.issn.1002-8331.2009.19.002
    项海帆, 葛耀君, 朱乐东, 等.现代桥梁抗风理论与实践[M].北京:人民交通出版社, 2005:206-216.
    葛耀君.大跨度悬索桥抗风[M].北京:人民交通出版社, 2011:259-269.
    朱小飞.迭代法解非线性方程组[D].合肥: 合肥工业大学, 2014.
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  • 收稿日期:  2016-10-16
  • 刊出日期:  2018-02-25

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