气弹模型风洞试验是认识膜结构流固耦合现象

气弹模型风洞试验是认识膜结构流固耦合现象，揭示耦合振动机理的最为直接和有效的手段。Minami等6J利用风洞实验观测了单向悬挂膜结构在风荷载作用下的振动，研究表明，膜结构的气弹失稳形式为颤振，发生气弹失稳的前提是预应力较小或为零。Kimoto等基于风洞试验结果，应用薄翼理论推导了柔性单向悬挂屋盖的气弹失稳准则，研究表明，在低风速下结构位移较小且随风速增长缓慢，但当风速超过某-l临界值后，位移迅速增大，并且该风速对应的结构振幅出现峰值，可以认定此时结构发生气弹失稳。Miyake等_98J通过风洞试验研究发现类似卡门涡街式的旋涡脱落作用是产生屋面风致振动的主要原因。Vitale等对一种多孔织物布单向悬挂屋盖进行研究，发现膜结构在来流作用F有三种振动形态：在较低的风速下，膜片前半部轻微抬起，后半部向下垂落，整体风压合力向下；当风速达到某一临界值后，膜片前半部接近水平而后半部呈现一种类似行波运动的不稳定状态，整体风J玉合力接近丁零；随着风速的进一步增大，膜片在风吸力的作用下，又呈现为稳定的反向变形状态，此时的整体风压合力向上。Uematsu等l1∞】对菱形平面双曲抛物面膜结构进行了气弹模型风洞实验，发现当来流沿双曲抛物面两高点连线方向时，特定风速下模型出现单频振动，脉动位移大幅增加随后衰减，出现类似于涡激共振的现象，结构阻尼较大时甚至会出现位移跳跃和频率“锁定”的现象。

有些学者从气动弹性力学的角度提出了一种理论与实验相结合的简化气弹力学模型，其基本思想是将风与结构之间的耦合作用归结为附加质量、气动阻尼等具有一定物理意义的附加气动力参数，这些参数可通过气弹模型风洞实验来确定，从而使耦合作用问题简化为受迫振动问题。Kawai等[】叭]应用强迫振动方法研究了结构振动频率、振幅和振动模态等因素对附加气动力的影响，以及结构可能出现气弹失稳时的临界风速。武岳等[102]通过气弹模型风洞实验测定了多个模型的附加质量、气动阻尼等参数及其随来流风速、风向、结构刚度和结构振动模态的变化规律。

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