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桅杆结构的等效动态荷载的识别及降噪措施

徐峰  
【摘要】:桅杆等高耸结构受风荷载影响较大。由于结构的高柔性和风荷载的随机性,高耸结构的构件在脉动风作用下易发生疲劳破坏。桅杆结构的倒塌破坏事故会造成巨大的经济损失和社会影响。大量桅杆事故研究报告表明,倒塌事故多数是由疲劳损伤引起结构失稳或构件超过极限强度而造成的。在以往研究中研究者多根据有限测点的风致响应利用荷载识别方法来反演作用在结构上的荷载,用来实现对结构风致疲劳状态的评估。但是风致响应容易受到噪声污染,测量噪声对荷载识别结果的影响就需要进行分析。研究噪声对动力风荷载识别的影响是十分必要和有意义的。 本文在前人研究的基础上建立了桅杆结构非线性有限元模型。利用纤绳索单元模型和用杆单元来描述的桅杆杆身来建立有限元模型。同时研究了多维动力风荷载的模拟和时域内桅杆结构非线性静力、动力计算方法。 本文利用简化模型的直接识别法和基于精细时程积分的荷载识别法,以桅杆实例为研究对象进行了等效二维动力风荷载的识别。对风致响应加入不同强度的高斯白噪声,分别用两种方法对桅杆实例进行了荷载识别,发现测量噪声的污染对荷载识别结果影响明显。 本文利用基于逆系统分析法的多输入-多输出系统动态荷载识别的优化估计方法,通过仿真数值分析,对桅杆结构进行了动力风荷载识别,发现当风致响应受到不同强度的噪声污染时,动态荷载识别结果比较理想,能够满足荷载识别结果的精度要求,表明该种方法有良好的抑制噪声干扰的能力。


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