运输类飞机实测突风谱编制方法研究

目的针对运输类飞机突风载荷谱编制需求,基于实测载荷数据和任务分析法原理,采用5×5谱编制方法,建立一种运输类飞机实测突风谱编制方法。方法首先依据任务分析确定飞机典型任务剖面和任务段,对实测载荷数据进行预处理和统计分析,获得突风增量过载超越数的分布参数。然后通过得到的平均突风增量过载累积超越数曲线,编制各任务段载荷谱,进而编制任务剖面谱,按任务剖面比例,对任务剖面谱进行随机排序,编制得到了突风增量过载飞-续-飞谱。最后给出了一个示例以详细阐明该编谱方法。结果该型运输机爬升任务段突风载荷谱相较其余任务段偏重。结论通过该方法编制的突风载荷谱能够较好地反映实测突风载荷数据特点,方法具备合理性和可行性。

浦东地区近地强风特性观测研究

20 0 0年 8月当“派比安”和“杰拉华”台风接近上海时 ,浦东气象局的 1 0m高度极值风速记录超过 2 4m/s,笔者用超声风速仪在离地 2 0m高处采集到近 2 0h的三维强风样本。经过对实测风速数据的分析 ,得到了平均风速和风向、阵风因子、湍流度、湍流积分长度、摩阻速度以及湍流功率谱密度函数等强风特性 ,分析结果表明 :近地强风的湍流度和阵风因子较高 ,湍流积分长度约在 80m左右 ,水平 (纵向和横向 )湍流功率谱密度函数与Simiu谱基本一致 ,但垂直湍流功率谱与Panofsky谱相差较大。

上海环球金融中心大楼顶部风速实测数据分析

对结构高度为492 m的上海环球金融中心大楼顶部所测得的两个时间段的良态风速样本进行了分析,结果表明,湍流度随平均风速增大而减小;阵风系数随平均风速的增大开始有减小趋势,之后基本保持不变,随湍流度增大而增大;脉动风湍流积分尺度比日本建筑荷载的建议值小;两个时间段实测得到的阵风系数与湍流度之间的线性拟合结果较为接近;纵向、横向脉动风功率谱和Von-Karm an谱比较,在低频段略有偏差,而在高频段符合较好。

润扬大桥悬索桥桥址风环境的长期监测与分析

基于结构健康监测系统记录的2006年桥址日常持续风环境数据,开展了润扬大桥悬索桥桥址平均风特性及湍流脉动特性的分析研究,给出了湍流度、阵风因子、湍流积分尺度及脉动风功率谱密度函数的推荐值或公式,进一步研究了平均风速与上述湍流特征参数的相关性以及湍流特征参数之间的相互关系。分析结果表明:①湍流度、阵风因子和湍流积分尺度的实测统计值均高于规范推荐值;②纵向风谱拟合模型与Simiu谱较为接近,但横向风谱拟合模型则与之相差较多,并且都存在拟合模型中湍流动能往高频偏移的现象;③湍流度、阵风因子和湍流积分尺度之间存在较为明显的相关性,并且与平均风速也存在一定的相关性。

柱面网壳结构风致抖振响应研究

基于刚性模型风洞试验,在时域上对一柱面网壳结构进行风振响应计算,并细致分析了网壳结构在风荷载作用下的节点位移、单元应力、阵风响应因子和响应谱。结果表明,对于柱面网壳结构,受斜风作用时的工况为最不利工况,并且迎风侧端部的位移及单元应力最大;多个高阶振型参与振动;共振响应一般不可忽略,但对于起控制作用的响应,背景分量的贡献大于共振分量。

台风“米雷”近地层脉动风特性实测研究

基于10m、20m、30m和40m高度处台风"米雷"影响下的上海浦东地区近地风实测数据,对台风过程中平均风速与风向、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度和脉动风速功率谱进行分析。结果表明:各高度处各向湍流强度和阵风因子均随平均风速的增大而减小;实测湍流度和阵风因子的相关性与Choi经验公式较为符合;各向湍流积分尺度均有随平均风速的增大而增大的趋势,10m、20m和40m高度处湍流积分尺度均值之间的比值Lxu∶Lxv∶Lxw分别为1∶0.69∶0.08、1∶0.61∶0.09和1∶0.65∶0.13;整个台风过程中,各向湍流分量功率谱的高频能量随时间推移而下降,而低频能量则增大;台风初期惯性子区各湍流分量功率谱的分布斜率小于-2/3,随后逐渐满足Kolmogorov-2/3律;纵向脉动风速功率谱与Von Karman经验谱吻合较好,而横向和竖向脉动风速功率谱与Von Karman经验谱在高频段却有所偏差。

低速风洞非定常风特性模型及验证

位于大气边界层中的建筑结构受到非定常的风速影响会导致其结构破坏。为研究该现象,在风洞实验室中恰当地模拟大气边界层环境,不但要实现稳定风速的模拟,而且变动风速也要满足一定要求,即是阵风谱(Gust spectrum)的模拟。旨在通过分析影响风洞实验段风速的因素,采用改变动力段对电机输入的功率来实现要求的阵风谱,并在实际风洞中进行验证。结合流体力学原理,通过对空气以及动力系统进行分析来建立守恒方程,应用Matlab软件进行数值计算。模拟出在风速达到稳定后,输入正弦电压得到实验段的风速。模拟结果表明,在实验段风速呈现正弦曲线,经快速傅里叶分析与电压频率一致。经试验验证后与模拟结果吻合,振幅与风洞对应输入功率所标定的风速一致,故可用该方法模拟产生规定阵风谱下的非定常风。

复杂多塔结构风致响应研究

基于刚性模型风洞测压试验的结果,对一个多塔结构进行风致响应研究,采用平稳激励下随机振动的模态叠加法(CQC法)进行计算。分析了结构的风致响应,计算结果表明:多塔结构各个塔顶之间的风致响应随风向具有类似的变化规律,最大总位移及加速度出现时风向基本相同;前两阶侧向弯曲振型和第三阶扭转振型对应的共振分量贡献了动力响应的主要能量。

某大型博物馆结构风致响应分析

基于刚性模型风洞试验,对一个具有索网幕墙的新型杂交结构——某大型博物馆结构进行风致响应计算。在计算平均风响应时考虑结构几何非线性的影响;分析脉动风响应时将结构近似作为线性结构处理,采用平稳激励下随机振动的模态叠加法(CQC法)进行计算。计算结果表明,当关键点出现极大值响应时,平均风响应对峰值响应的贡献较大,而且动力响应中共振响应一般大于背景响应。此外,对于关键点竖向位移及结构支座竖向反力,主要是壳体悬挑部分的风荷载起作用;而索网面位移主要由索网面上的风荷载控制,悬挑部分的风压对其影响很小。

民机飞行载荷谱编制方法

探索了由同类机型的飞行实测载荷统计数据,推断新设计机型的飞行谱,进而编制其载荷谱的新途径.采用国外同类飞机的飞行实测载荷统计数据,依据类比法,分析和推断出某民机的飞行谱以及各飞行状态连续应力谱;在此基础上,根据民用运输机的TWIST编谱方法,编制了各飞行状态的突风和机动载荷谱,最终,随机生成了其飞行谱对应的5×5地-空-地载荷谱,从而验证了探索途径的可行性与有效性.采用该方法可以加快民机研制周期.

飞机连续阵风载荷计算方法应用研究

描述了连续阵风载荷计算的方法及其应用。在紊流气动力、结构振动附加气动力、弹性力及惯性力的耦合作用下,通过在频域内联立求解结构振动方程,获得了响应量(位移、载荷)的频响函数。并依据民用飞机适航条例要求进行了垂向阵风载荷计算。

基于非定常风荷载的大跨体育场挑篷结构风致响应

基于刚性模型风洞试验,对一个实际体育场弧形挑篷结构进行风致响应研究,采用平稳激励下随机振动的模态叠加法(CQC法)进行计算.分析了结构的风致响应,比较了挑篷前缘迎风和处于自身尾流区域时风致响应的不同特点.计算结果表明,挑篷前缘处于迎风侧时出现最大响应峰值,而当前缘处于自身尾流区域时结构的响应相对较小;挑篷前缘迎风时背景响应贡献相对尾流区域时的情况大,并且此时阵风响应因子相对较小.

上海崇明越江通道工程场地脉动风特性分析

采用现场实测的方法对上海市崇明岛侯家镇气象站的近地中强度脉动风特性进行分析研究,对紊流强度、阵风因子、紊流积分尺度的统计值与规范结果进行了比较,对水平方向和垂直方向常用的几种功率谱密度函数进行了拟合修正,提出了精度优于常用风谱的谱函数表达式。

多国荷载规范中阵风荷载因子的比较研究

将我国的《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001)与美国(ASCE7-98)、日本(RLB-AIJ2004)、加拿大(NBC1990)和澳大利亚(AS1170.2)几国规范进行了比较研究.首先总结了各国规范所采用的Davenport提出的经典抗风设计方法——阵风荷载因子法(GLF),然后对包括平均风速剖面、湍流强度、脉动风速谱类型进行了比较.美日加澳都将GLF取为一个恒量,相当于"位移风振系数",中国规范中的风振系数却是随高度变化的量,相当于"惯性力风振系数".

九堡大桥桥址台风“海葵”近地风特性实测研究

为给东南沿海地区桥梁结构抗台风设计提供依据,基于九堡大桥(钱江八桥)上安装的桥梁健康监测系统的风速风向监测子系统,对2012年台风"海葵"气候条件下风速风向数据进行了全程采集,根据实测数据对台风过程中的脉动参数(平均风速与风向、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度、脉动风速功率谱)进行统计分析。分析结果表明:基本时距为10min时,纵向及横向脉动风速湍流度随时间的变化趋势基本一致,随平均风速的增大而减小;各向阵风因子随平均风速的增大而减小,横向与纵向阵风因子均值的比值为0.30,风速较小时,阵风因子减小速率较快,而风速较大时,减小趋势不明显;各向的湍流积分尺度均随平均风速的增大而增大;实测脉动风速谱与Von Karman谱基本符合。

阵风谱载下疲劳寿命可靠性预测

基于二维概率ＭＩＮＥＲ准则，建立了在阵风谱载下对结构构件疲劳寿命进行可靠性预测的方法。根据一组ＬＹ１２－ＣＺ铝合金中心孔试件的疲劳试验数据对上述方法进行了较为成功的验证，验证结果表明本文方法的预测值与试验值吻合良好，具有较好的工程实用价值。

杭州市民中心风特性监测及风谱拟合

通过对作用在杭州市民中心的自然脉动风进行长期连续监测,对湍流强度、阵风因子和湍流积分尺度的统计值进行分析研究。分别采用10 min和1 h的基本时距计算纵向和竖向脉动风速谱,基于各向同性湍流理论推导出横向脉动风速谱,并与经验风谱进行了比较。最后,对纵向和竖向常用的几种功率谱密度函数进行了拟合修正,提出了精度优于常用风谱的谱函数表达式。

AR模型在阵风载荷飞行试验中的应用

功率谱密度(PSD)函数在阵风载荷飞行试验数据分析中占有重要的地位。经典谱分析方法具有信号丢失、分辨率低等缺点,现代谱分析方法提高了谱估计的分辨率和真实程度。本文将基于AR模型的现代谱理论引入飞机阵风载荷飞行试验数据分析中,取得了比较满意的结果。

台风“谭美”外围近地层脉动风特性分析

为给沿海地区结构抗风设计和后期维护管养提供依据,对台风特性进行研究具有重要的现实意义。基于台风“谭美”过境时福建省宁德地区某测风塔采集的离地15、27、53、67、82 m高度处的实测数据,对台风平均风速与风向,湍流强度、阵风因子、峰值因子及脉动风速功率谱等脉动参数进行了分析。结果表明:各高度处三向湍流强度、阵风因子和纵向峰值因子随平均风速的增加先减小后趋于稳定;15、82 m高度处纵向、横向和竖向湍流强度均值的比值分别为1∶1.18∶0.51和1∶1.20∶0.72;纵向峰值因子和三向湍流强度、阵风因子随时距的增大而减小;基于各国规范,对湍流强度和阵风因子剖面进行了指数型拟合,得到了经验表达式;纵向湍流强度、峰值因子均与阵风因子具有较强的正相关性;对比各类脉动风速经验谱,Von-Karman谱与实测谱最为吻合,其与实测纵向脉动风速功率谱吻合良好,与实测横向和竖向脉动风速功率谱在高频段吻合度一般。

阵风载荷谱的损伤分散性研究

载荷谱的分散性是影响机群疲劳可靠性寿命的重要因素,阵风载荷是运输类飞机重要的损伤来源。为研究运输类飞机阵风载荷谱的损伤分散性,基于离散阵风模型,对调研得到的多个运输机型号的实测阵风速度超越数数据进行了统计分析;假定指定阵风速度下的超越数服从对数正态分布,建立了阵风速度超越数的分散性模型。采用Monte Carlo方法抽样得到单机阵风速度超越数曲线,得到单机随风载荷过载谱,计算得到单机阵风载荷谱损伤,对机群的阵风载荷谱损伤分散进行了研究,结合3个机型的使用剖面进行了算例分析。结果表明:运输类飞机的阵风载荷谱损伤服从对数正态分布,分散性取值与使用剖面密切相关。