大跨桥梁非平稳台风风场数值模拟与验证

为实现大跨桥梁非平稳台风风场模拟,系统提出大跨桥梁台风风场模拟验证方法,并基于实测台风数据对进化谱作为风场验证风谱的适用性进行检验。首先提出台风风场模拟方法,基于进化谱理念,获取时变功率谱,采用谐波合成法,对非平稳台风风场进行模拟;其次基于Kaimal风谱和进化谱理论,推导非均匀调制函数,获取非均匀调制进化谱,验证模拟台风风场的合理性;再次基于实测脉动风场特性理论和经验模态分解(EMD)方法,构建非平稳风速模型,获取实测功率谱,对进化谱作为风场验证风谱的适用性进行检验;最后应用提出的台风风场模拟和验证系统方法对某沿海斜拉桥台风风场进行模拟和验证。研究结果表明:实测功率谱与进化谱吻合较好,进化谱适用于台风模拟风场的验证;应用提出的台风风场模拟方法对台风风场进行模拟,模拟风场的功率谱与进化谱吻合非常好,模拟方法合理有效。

非平稳Gauss环境激励下模态参数识别的新方法

结合多元连续时间自回归模型,针对受均匀调制Gauss随机激励的线性时不变系统,提出了一种时域模态识别的新方法.该方法仅从响应数据就能够识别系统的物理参数.首先把结构动力学方程转化为一个3阶的连续时间自回归模型;接着基于在非常短的时间段内均匀调制函数接近于一个常数矩阵以及随机微分方程强解的性质,得到均匀调制函数的估计,并针对两种特殊情况进行讨论;然后利用Girsanov定理,对条件似然函数进行极大化,得到物理参数的精确极大似然估计.数值结果表明,该估计不仅具有极高的精度和稳健性,而且计算效率非常高.

悬架系统振动特性的非平稳虚拟激励法研究

传统时频分析法在分析悬架系统非平稳随机振动时难以同时提高时频分辨率,无法精确分析其时频特性。针对非平稳虚拟激励法的关键问题,构造了一种新型非均匀调制函数,以提高悬架系统垂向振动特性的分析精度。利用该非均匀调制函数,建立车辆单轮非平稳虚拟激励通用模型;基于协方差等效法,解决前后轮变时差问题;建立1/2车辆动力学模型,求得车辆垂向加速度演变功率谱,获得高分辨率时频分布。仿真分析了匀速和变速两种行驶工况下悬架振动特性,并经过整车试验验证得到结论:车辆非平稳行驶时,速度的增加将扩大共振区范围。该特性可为提高车辆行驶平顺性提供理论参考。

非平稳随机地震激励在ANSYS中快速模拟

地震动具有非平稳性,结构抗震分析考虑非平稳性是非常重要的,为了模拟地震动非平稳性,更真实的模拟实际地震动,提出非均匀调制非平稳随机振动的快速模拟方法,并引入精细积分法提高虚拟激励法求解非平稳随机振动的计算效率,由确定的时程分析来表征非平稳随机振动过程,且将时程分析次数控制在两次,迅速提高计算效率。该方法易于结合商用有限元软件,进行复杂结构的建模和分析,从而实现实际工程应用的推广。

非平稳环境激励下模态参数识别的连续时间AR方法

针对受非平稳高斯随机激励下的线性时不变系统,基于连续时间AR模型,提出了一种时域模态识别的新方法,这种方法仅从响应数据就能够识别系统的物理参数.为了对参数进行估计,把结构动力学方程看作一个连续时间AR模型,并给出了它的状态空间形式,其中的状态方程就是一个随机微分方程;接着利用在非常短的时间段内均匀调制函数接近于一个常数矩阵的事实,得到均匀调制函数的估计;然后再利用Girsanov定理,得到物理参数的精确极大似然估计;最后进行特征分析。

非平稳台风-桥分析系统

从风场模拟、验证和荷载处理3个方面考虑台风非平稳特性,构建了台风-桥分析系统。构建了台风风场模拟验证系统方法,基于非平稳风速模拟方法建立台风风场模拟方法,并引入非均匀调制进化谱对模拟风场进行验证;基于良态风荷载处理方法,建立了台风荷载处理方法,并采用APDL语言进行ANSYS二次开发,建立台风-桥时域分析系统;采用建立的分析系统对台风作用下某斜拉桥桥梁响应进行分析。结果表明,模拟功率谱和验证进化谱吻合良好,提出的台风风场模拟和验证系统方法合理有效;模拟台风风速与台风作用下的桥梁响应时程曲线均与时变平均风速变化趋势相同,且波动幅度随时变平均风速的减小而减小;基于平稳特性经典风谱直接对台风风场进行模拟不合适。