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《浙江大学》 2005年
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高耸结构风振响应和风振疲劳研究

王世村  
【摘要】:高耸结构是一种特殊的结构形式,具有高度高、重量轻、刚度小、外形细长等特点,广泛应用于电力、通讯、广播电视等领域。高耸结构的外形特征决定了风荷载是其控制荷载,随着需求的提高和技术的进步,高耸结构日益向着更高、更轻、更柔的方向发展,使得对风荷载的敏感性进一步增强。 为了研究高耸结构在强风作用下的振动特性,本文对一自立式单杆输电塔进行了风洞试验研究。根据相似原理设计制作了气弹模型,在均匀流场中测定了模型的气动力系数,在风洞中模拟了大气边界层流场,在紊流流场中测定了模型振动响应,并将试验结果换算到实物,作为设计和计算的依据。 采用谐波叠加法模拟了脉动风速时程样本,在时域内计算了结构的顺风向动力响应。在频域内分别采用阵风因子法和荷载组合法计算了顺风向等效静力风荷载,并与我国规范规定的风振系数法进行了比较。考虑了风与结构耦合作用的影响,计算了结构的气动阻尼力。用随机振动方法计算了结构的横风向响应。将计算结果和风洞试验结果进行了比较和分析。 用基于疲劳累积损伤理论的S-N曲线法分析了高耸结构的风振疲劳问题。在时域内用雨流法统计了应力时程的幅值分布。在频域内分别用等效应力法和等效窄带法计算了累积损伤。在等效窄带法的基础上,通过将响应的背景分量和共振分量分开考虑,提出了一种新的改进算法,避免了计算应力谱的复杂计算。通过对计算结果的比较,证明了该方法的可行性。 研究了将疲劳裂纹扩展理论应用于风振疲劳问题。考虑平均风速的分布的影响,建立了随机荷载作用下的疲劳裂纹扩展模型。用零记忆非线性变换法模拟了满足Weibull分布和一定相关性的平均风速时间样本,计算了结构主裂纹扩展的时间样本,根据Monte-Carlo方法得出了给定时间的裂纹尺寸分布。推导了二次矩近似法的计算公式,用对数正态模型模拟了裂纹尺寸和到达时间的分布。计算了给定时间的破坏概率。分析了影响裂纹扩展的几个主要因素。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU312.1

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【引证文献】
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【二级引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 赵更歧;火电厂空冷结构体系风载效应及风参数研究[D];西安建筑科技大学;2009年
7 石启印;高耸机场塔台结构风洞及振动台试验研究与应用[D];东南大学;2005年
8 潘峰;大跨度屋盖结构随机风致振动响应精细化研究[D];浙江大学;2008年
9 胡尚瑜;台风作用下低矮房屋风荷载现场实测和风洞试验及理论分析研究[D];湖南大学;2012年
10 郅伦海;城市中心边界层风特性及超高层建筑动力响应研究[D];湖南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨毅;屋盖结构的风振响应与气动阻尼[D];浙江大学;2004年
2 陈钧华;不规则高耸柔性结构多模态风振系数研究[D];浙江大学;2013年
3 李媛;板翅式换热器翅片表面性能试验研究与数值模拟[D];南京工业大学;2005年
4 董家峰;弹用二元混压超声速进气道设计与试验研究[D];西北工业大学;2007年
5 郑继平;南疆线桥梁挡风墙结构性能研究[D];西南交通大学;2008年
6 陈鲁愚;多功能船用风帆设计及其特性研究[D];武汉理工大学;2011年
7 王栎;空间立体桁架结构体系的抗风特性研究[D];西安建筑科技大学;2004年
8 赵继妮;仿生非光滑表面旋成体减阻性能分析[D];吉林大学;2005年
9 张海龙;自锚式悬索桥的风洞试验和抗风性能研究[D];湖南大学;2005年
10 周友权;基于TMD的斜拉桥钢塔涡振控制研究[D];西南交通大学;2006年
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