Nichtlineare Resonanzen bei der Umströmung eines Tacoma-Profils

Abstract

In einem Hochdruckwindkanal wurden die strömungsinduzierten Schwingungen eines Tacoma-Profils untersucht. Dazu wurde ein schlankes und damit elastisches zweidimensionales Modell in eine externe, sehr steife Piezo-Waage eingespannt. Das bedeutet, daß im Fall der Wirbelresonaz das Profil in seiner Biege- oder Torsionseigenfrequenz schwingt. Die Resonanzkurven, die man durch Messung der RMS-Werte des Quertriebs und des Moments in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit erhält, zeigen typische Merkmale nichtlinearen Verhaltens wie sekundäre Resonanzen bis zur 6. Ordnung, subharmonische Resonanz, überhängende Resonanzkurven, hysteretische Sprünge und Frequenzverschiebung der Resonanzstellen. Im Hinblick auf die Galloping-Instabilität wurden die stationären Kraftbeiwerte in Abhängigkeit des Anstellwinkels gemessen. Die Schwingungen, die zum Einsturz der Tacoma-Brücke geführt haben, werden unter Berücksichtigung der Meßergebnisse diskutiert.