基于测点聚类的POD-BPNN风压重构方法

文章提出本征正交分解(POD)与聚类分析结合的结构表面风压测点分类与关键测点布置方法,基于少量测点的风压数据,通过POD与误差反向传播神经网络(BPNN)方法实现方柱结构表面风压时程的重构。机器学习数据集为多风向角均匀来流下单方柱测压风洞试验得到的测点风压时程。将44个测点的风压时程数据POD降维,并采用K-means++聚类分析得到方柱周向轮廓系数分布,并基于轮廓系数的多风向角平均值,得到12、16、20和24个关键测点的轴对称布置方案。以关键测点的风压时程数据为训练集,采用POD-BPNN方法重构方柱表面其余测点所在位置的风压时程,并将风压时程及其统计值同试验结果对比。从12~20测点方案,风压重构精度逐步提升;20测点和24测点方案的重构风压差异较小,二者都能较好地重构方柱表面风压分布,仅在0°风向角方柱脉动风压误差偏大。

塑料大棚结构的脉动风速与风压时程模拟

作用在塑料大棚结构上的主要动力荷载是风荷载,考虑脉动风作用的塑料大棚结构风振响应能真实地反映结构的受力特点。为了对塑料大棚结构进行时域内风振响应分析,必须解决脉动风速时程模拟问题。为此,采用谐波叠加法对塑料大棚结构表面的脉动风速进行模拟,获得不同空间点的风速时程曲线,对比了模拟功率谱与目标功率谱的变化趋势,分析了不同空间位置的相干性随两点距离增加的变化规律,模拟了不同点的脉动风压,从而为研究塑料大棚结构风振响应提供了荷载条件。

基于CFD方法的地面光伏阵列风压时程特性研究

针对光伏阵列所受风压复杂且具有时程特性,采用CFD方法分析平均风及脉动风影响下多排阵列风荷载的时间历程,并与稳态场结果对比。研究表明:基于改进的谐波叠加法和Davenport谱编写的计算程序所得的脉动风信号在频域能量分布上与目标谱相近;流场中漩涡脱落使得平均风下壁面受力呈周期性振荡,其幅值除首排阵列外相对稳态场均有所增大,考虑脉动风后,各排受力幅值相对平均风又有所增大;脉动风影响下光伏板受力主频范围扩大,与结构固有频率更接近;顺风向各排所受风压存在一定的折减。光伏阵列排布及结构设计时,应基于脉动风计算结果划分风载荷区域并考虑防振抗振。

多层冷弯薄壁型钢房屋脉动风速风压模拟

考虑多层冷弯薄壁型钢结构房屋特性,结合AR模型运用线性滤波法(AR法)模拟考虑空间相关性的多点时程风速,通过模拟谱与目标谱的对比,验证了模拟时程风速的合理性,并在时程风速的基础上通过伯努利方程转化为时程风压。为后续多层冷弯薄壁型钢结构时程风荷载作用下风致响应研究奠定了基础。

大跨度钢网架结构屋面风压预测

风洞试验中,由于结构表面所布置的测点个数远远少于结构节点的个数,因而需要对未布置测点的屋架节点处的风压进行预测.本文采用本征正交分解法利用部分模态对部分测点风压进行了重组,并采用双线性插值和加权的本征正交分解法这两种方法对某海洋馆的屋面风压进行了预测,并对预测结果进行了比较和分析.

考虑摩擦作用的柔性光伏支架风振响应分析

在风荷载作用下,柔性光伏支架易产生较大的变形和振动,应特点关注风振响应。因此,在SAP2000中,对三跨大跨度柔性光伏支架进行有限元建模,采用Davenport风速功率谱生成的风荷载时程作为荷载输入,分析柔性光伏支架在风荷载时程作用下的结构响应,并与静力风荷载作用下的结构响应进行对比。同时,考虑索与中部支架之间的摩擦作用,考察不同摩擦系数下结构的风振响应,探究摩擦力对柔性光伏支架风振响应的影响。结果表明,与静力分析相比,柔性光伏支架动力时程分析位移放大系数和索力放大系数分别为1.64和1.63;索与中部支架之间的摩擦作用能够增强结构整体耗能能力,有助于减小柔性光伏支架的风振响应;不同工况下的等效风振系数取值相差较大。因此在对柔性光伏支架进行静力分析时,应综合考虑实际情况,对风振系数进行合理取值。

花瓶状双曲面造型烤瓷铝板格栅幕墙受力性能分析与研究

花瓶状双曲面造型烤瓷铝板开放式格栅幕墙受力受局部风环境影响,不同高度及位置所受风压均存在各种变化,如何准确模拟出工程所处地理环境下风环境变化值用于开放式铝板幕墙设计是一个重难点,本文通过采用CFD数值风洞模拟技术建立全尺寸风洞模型,通过对数值风洞的入口、出口、侧面及地面边界条件进行约定,对建筑物四周分8个风向角进行定义,通过计算幕墙系统在8个风向下的平均风压,分析得出结构节点的平均风荷载值,另外通过计算幕墙系统在8个风向下的脉动风压时程,计算获得风压测点的阵风值,以分块阵风值分布图的方式给出结果,利用所得风压值来计算幕墙节点的受力性能和疲劳状态,通过选取最不利部位建立有限元模型进行抗疲劳验算,最终完成幕墙各构件的深化设计。

斜拉索上瞬时风速与风荷载的数值模拟

基于线性自回归模型法,确定了随时间和高度变化的脉动风模拟方法,编制了瞬时风速和风荷载模拟程序。将此方法应用到斜拉索结构,对苏通大桥Z34号拉索表面的风速、风荷载进行模拟。对所得脉动风时程进行谱分析和数理统计分析。结果表明,模拟点处模拟谱与目标谱吻合较好,证明了模拟结果的准确性。

基于AR模型的瞬时风模拟

基于AR模型,研究了脉动风的数值模拟方法,编制了瞬时风速和风荷载的模拟程序.将此方法推广到斜拉索结构,模拟计算了苏通大桥A34拉索的风速与风荷载.通过模拟谱与目标谱的对比,证明该方法准确性高,并为下一步斜拉索的振动时程分析提供了激励源.

基于风洞试验的周边环境对大型双曲线形冷却塔风荷载的影响研究

基于风洞试验,研究了考虑周边干扰环境(建筑物)对大型冷却塔风荷载分布特性的影响。通过风洞试验得到了单塔和周边建筑物干扰下的冷却塔表面风压时程,分析了不同风向角下测压塔的最不利工况,给出了最不利风向角下的平均风压与脉动风压,结论可为考虑周边环境干扰情况下大型双曲线形冷却塔设计时风荷载的取值提供参考依据。

多排多跨柔性光伏支架的风致振动分析

应用SAP2000软件对横向3排、纵向3跨布置的大跨度柔性光伏支架体系进行有限元建模,分析其在风压、风速时程作用下的动力反应状态。为准确考察大跨度支架体系悬索的位移状态,分别采用考虑与不考虑脉动风的空间相关性2种分析方法对结构体系进行时程分析,考察结构上弦、中上弦、中下弦、下弦的位移状态。结果表明,在结构总体跨度较大、空间较长的情况下,不考虑脉动风的空间相关性可能会使分析结果偏小,建议针对大跨度支架体系进行包络设计。该研究可为今后大跨度支架体系设计提供参考。

多排大跨度柔性光伏支架的振动控制研究

应用SAP2000软件对横向3排布置、跨度为30 m的柔性光伏支架体系进行有限元建模,分析其模态及其在风压时程下的振动状态。为考察不同振动控制方式对多排柔性支架的控制效果,分别采用2种斜向联系杆和1种垂直向刚性杆布置方式,分析其在风压时程激励下的最大位移曲线。结果表明:采用垂直向刚性杆布置方式可有效协调跨中不同考察点的上弦、中上弦、中下弦及下弦的位移、速度和加速度,降低多排柔性光伏支架的各弦在同一时刻位移不一致的程度,研究结果为今后多排柔性支架设计提供参考。