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《北京林业大学》 2010年
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新疆杨风致减振机理的基础研究

汤昌海  
【摘要】: 风害是单棵树木或者整个森林生态系统的重要影响因素之一。树木在风压作用下可能被压弯或者直接被毁坏,因而影响木材的质量和产量,给林业造成巨大的经济损失。目前各种类型风害的发生频率和强度将有增加的趋势。因此,研究树木风振机理对于保护好现有的森林资源和指导林区的经营管理具有重要的意义。 本论文根据对新疆杨野外现场观测,建立新疆杨树干的形态方程。通过分析新疆杨的自振频率与几何形态参数的相关关系,建立新疆杨自振频率的计算模型。通过自由振动的方法计算出新疆杨的阻尼比,计算结果表明,树冠结构对树木的阻尼比有较显著的影响,阻尼比会随着主枝的去除而降低,因而树冠对于树木的振动能量耗散有较大的作用。通过两种不同方法测试出新疆杨树干的弹性模量,并且两种方法的测试结果能够较好的吻合。 以随机振动理论为基础,利用ANSYS有限元分析软件,建立新疆杨的树木结构有限元模型,通过在频域内建立了风荷载谱的特性与结构响应之间的直接关系来分析树木结构在风荷载作用下的随机振动响应。结合现场试验研究分析发现,通过随机振动分析得出的第1阶自振频率与现场试验结果的平均相对误差为8.6%。影响新疆杨振动的脉动风的大部分射入能是低频率的,该频率基本落在新疆杨的前三阶振型内,因此高阶振型对新疆杨的位移响应影响不大。新疆杨在风致振动中,树枝与树干的振动频率相同,振动方向相反,并且树枝的振动幅值要大于树干。当去除所有树枝后,树干在相当大的频带内都有能量分布,表现出对风频更加敏感。 采用随机摄动法研究新疆杨随机参数的风振响应分析,求解出树木结构在风荷载激励下位移响应方差的均值、方差和变异系数。树干刚度的分散性对树木结构位移响应方差分散性的影响最大,而树冠部分的质量团的分散性对树木结构位移响应方差分散性的影响最小。通过建立ANSYS对比模型,分析树木各结构参数对风振减振效能的影响。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S792.11

【参考文献】
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