刘　平，付功义

(1.江苏科技大学 土木工程与建筑学院，江苏　镇江　212003；2.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海　200240)



球壳在可压缩空气下的耦合振动分析

刘平1，付功义2

(1.江苏科技大学 土木工程与建筑学院，江苏镇江212003；2.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)

大跨空间结构近年来应用越来越广，此类结构对于风荷载十分敏感。如何考虑空间结构与空气耦合振动作用成为业界难点。通过对三维球形结构在可/不可压缩空气下振动问题进行分析，在假设边界为简谐振动并忽略低阶项的情况下，求解出两种情况下的理论解。结合具体的物理模型，对理论结果进行了探讨，得出以下结论：不可压缩假设下，结构表面压力值主要部分与振动加速度及结构曲率半径成正比，流场对结构作用力相当于附加质量；而在可压缩空气情况下，压力值与振动速度成正比、与结构形式无关，流场对结构作用力可相当于黏滞阻尼。最后，利用数值方法对理论解进行了验证，结果符合良好。结果可以推广到壳形结构，为大跨空间结构的抗风、抗振提供理论支持。

可压缩流体；空间结构；耦合振动

大跨空间结构是近年来发展最快的结构形式[1]，被广泛应用于体育场馆、会展中心、影剧院等大型公共建筑中[2-3]。空间结构在力学表现上具有许多不同于传统刚性结构之处[4-5]：与空气的相互作用是其设计中的控制因素。结构振动带动周围空气运动，而空气运动同样影响结构的振动，这种相互影响、相互作用，形成典型的流固耦合现象[6-7]。……