Modellierung Regen-Wind-induzierter Schwingungen

In dieser Arbeit wird ein Überblick über Regen-Wind-induzierte Seilschwingungen gegeben und ein mathematisches Modell zur Simulation dieser Schwingungsform vorgestellt. Das entwickelte Modell ist in der Lage, die Phänomene Regen-Wind-induzierter Schwingungen, wie sie in Windkanalversuchen und Felduntersuchungen beobachtet wurden, zu reproduzieren. Sowohl die aeroelastische Instabilität des Seiles als auch das Verhalten der axialen Regenrinnsale auf der Seiloberfläche können mit dem Modell simuliert werden. Neben den inertialen Kopplungen zwischen Seil- und Rinnsalbewegungen werden das geometrisch nichtlineare Verhalten der Seile und der beiden Rinnsale sowie die nichtlineare Abhängigkeit der Windkräfte von den Rinnsalpositionen berücksichtigt. Das Lastmodell des gekoppelten Mehrmassenschwingers geht von einer selbsterregten Schwingung aus. In Windkanalversuchen wurden die einwirkenden Windkräfte in Abhängigkeit der Lagen der beiden Rinnsale auf der Seiloberfläche nach quasi-stationärer Streifentheorie ermittelt. Die Bewegungsgleichungen werden hergeleitet und das Verhalten des Systems auf Grundlage der Stabilitäts- und Verzweigungstheorie untersucht. Der Anregungsmechanismus und die Sensitivität des Modells hinsichtlich ausgewählter Parameter werden studiert. Vereinfachte Modelle, in denen nur ein Rinnsal berücksichtigt wird, werden vorgestellt und untersucht.