风谱对输电塔响应影响及气动阻尼研究

发布时间：2017-12-16 19:09

  本文关键词：风谱对输电塔响应影响及气动阻尼研究

  更多相关文章： 输电塔架结构 脉动风 脉动风速谱 风振响应 气动阻尼比

【摘要】：我国幅员辽阔,各地区脉动风特性差异较大;另一方面,随着我国输电线路建设技术的输出,也面临着发达国家强烈的竞争。对于输电塔架结构而言,风荷载往往是设计中的主要荷载。荷载规范是结构设计的主要依据,不同国家风荷载规范中关于脉动风速谱的选取不尽相同。因此有必要弄清风谱对输电塔架结构风振响应的影响,以及输电塔结构的气动阻尼效应,从而对输电塔结构设计提供指导和依据。脉动风作用下结构响应问题主要涉及到脉动风的描述以及和结构响应的分析方法。因此本文的研究工作主要包括以下几个方面:(1)风谱的频谱对比及风场的数值模拟。本文详细介绍了五种被各国广泛采用的脉动风速谱,藉此可以对风进行有效的数学描述,然后在理论上分析了几种风谱的区别,采用基于谐波叠加合成法编制的matlab程序模拟了几种风谱对应的数值风场。研究结果表明,在高频处Davenport谱的谱值始终最大,Kaimal谱的谱值始终最小,而Karman谱则始终居于中间位置。风场的数值模拟的结果表明,采用谐波合成法模拟各风谱是足够精确的。(2)不同风谱作用下输电塔动力响应的时域分析。采用有限元软件ANSYS从时域内分析了输电塔结构在不同脉动风速谱作用下的风振响应,通过大量的数值模拟对常见的几种脉动风速谱进行了对比分析。时域分析结果表明,根据不同风谱计算的位移风振系数不同,Davenport谱计算的结果最大,且有随高度增加而增加的趋势;Kaimal谱计算的结果最小,且有随高度增加而减小的趋势;Karman谱计算的结果在两者之间。(3)不同风谱作用下输电塔动力响应的频域分析。基于随机振动理论,通过编制计算机程序从频域内分析了几种风谱对输电塔结构风振响应的影响,对结构的背景响应和共振响应进行了进一步对比分析。频域分析结果表明,由各谱通过时域计算和频域计算的结果比较吻合;输电塔结构在脉动风作用下的共振响应与背景响应的占比通常都在10%左右;由Davenport谱计算的共振响应最大,由Kaimal谱计算的共振响应最小。(4)杆塔结构气动阻尼比研究。考虑到气动阻尼比在杆塔结构动力分析中不可忽略的影响,本文也介绍了杆塔结构的气动阻尼计算方法,详细分析了风速、塔高、塔头质量、横担分布对杆塔结构气动阻尼的影响。研究表明,杆塔结构的气动阻尼比会随着风速的增大、塔高的增加以及塔头质量的增大而增大;横担的分布形式对杆塔结构的气动阻尼比有显著的影响。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM753;TU311.3

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本文编号：1297130