悬索桥以高强度悬索为主要承重构件，具有跨越能力大、受力合理、造价经济的特点。但因其跨度一般较大，结构偏柔，对风的作用更加敏感，风荷载在设计中往往起控制作用。历史上最著名的悬索桥因风振而破坏的案例要数塔科马海峡大桥了。该桥1940年7月通车四个月后，就在18m/s的风速下扭曲振动而破坏。后续的调查分析显示，卡门涡街是造成这次事故的根本原因。

流体绕过物体时，在物体尾流左右两侧产生的成对的、交替排列的、旋转方向相反的反对称涡旋，因著名力学家冯•卡门而得名卡门涡街。空气流过烟囱、高层建筑时，都会产生卡门涡街。本次事故也引发了人们对桥梁、建筑等风致振动问题的广泛研究。

图1：卡门涡街

桥梁、建筑等结构的风振分析非常重要，达索系统SIMULIA的XFlow和Abaqus在这类流体和结构仿真方面都有很多应用。

XFlow采用格子玻尔兹曼算法，结合大涡模拟，高保真的预测瞬态流动。技术优势在于前处理不需要对流体域进行网格划分，同时表面复杂的几何不再是限制因素，只需设置网格尺寸，全六面体格子可保证网格质量，节省大量前处理时间。XFlow模拟真实的的几何运动，独特的自适应网格细化算法能方便的处理运动几何体壁面附近、尾涡，交界面等压力梯度较大的区域。

桥梁的最终破坏往往是因为结构振幅过大。Abaqus提供线性、非线性多种算法可以计算桥梁的动力学响应：

另外，XFlow和Abaqus拥有良好的接口，可以进行联合仿真：XFlow计算流场，将涡流载荷传递给Abaqus，Abaqus计算得到桥梁在风振下的结构变形，随后返回给XFlow，如此循环……流场无需网格划分，流固耦合计算具有得天独厚的优势。通过这样实时的数据交互，使真实再现桥梁结构的破坏过程成为可能。

悬索桥是目前跨度最大的桥梁结构形式，跨度从几百米到上千米。悬索桥跨度的大幅度增加带来的主要问题是结构刚度的显著下降，这使得风致振动成为结构安全性的主要因素，其中桥梁颤振稳定性是影响风振性能的关键因素。

图2：日本明石海峡大桥

日本明石海峡大桥是世界上最大跨径的悬索桥，主跨度1991m，风致稳定性分析非常重要，分析涉及高度非线性。Abaqus被用来进行该桥的侧向扭振屈曲分析。（该分析来源于SIMULIA全球年会论文，由横滨国立大学Ishihara等人完成）

分析中索塔采用B31H单元，主索和吊索采用T3D2H单元。计算共有两个分析步，第一分析步为自重加载，第二分析步为风荷载。风荷载数值随桥面的扭转而变化，数值关系由风洞试验确定。