林场风荷载模拟及林木抗风有限元模拟研究

发布时间：2020-08-25 02:27

【摘要】：林场的风灾每年给全球林场带来巨大的经济损失。该研究选取常见防护林树种黑松作为建模研究对象,根据黑松树高、胸径等指标建立有限元模型并进行加载实验。研究结合风速实测、时程风场模拟、林木有限元模型搭建、多工况加载分析几个方面对单株林木的抗风能力进行研究,并结合林分特性,对区域林场的稳定性进行评估。结合实地的林分条件模拟黑松受到不同等级风速作用下的力学响应,研究黑松的抗风性能、可能发生的破坏类型、已发生破坏区域及提出提升林木稳定性能的对应措施。利用ANSYS中的参数化建模法建立林木模型,在建模过程中通过直接编写命令流文件使建模更快速和准确。利用线性滤波法编程得到空间时程风荷载计算方式,再根据不同等级风对应的风速设置多个工况实现对模型进行多工况加载。通过对模拟加载后得到的数据,分析对比模型内应力、位移等关键数据可了解到黑松的力学响应及抗风性能。根据林木结构的位移-时间曲线,可知引起树木模型失效的主要原因是阵风效应。另外,由于树木材料的特性,其抗剪强度远小于其他几项强度指标值,并且从加载后得到的应力云图中可知林木的抗剪强度很大程度上决定了树木抗风能力强弱,且剪切破坏截面多处于枝干连接处、枝与枝连接处及主干高度0.5-0.7倍树高处。通过研究林木结构特征及受风荷载作用时的特点,能深入地了解树木受风破坏的机制并确定已发生破坏的区域,从而采取相应的加固措施来提升林木的稳定性能。因此,可以采取对应的措施如对林木进行定期修建、主干加固等来提升林木的稳定性能,从而降低林场风害的损失。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S761.2
【图文】：

，数据并根据这些数据分析林木的抗风能力强弱。逡逑根据研究内容，可１＾１将林木抗风研巧的技术路线图进行直观展示。图中上、左、下即为该研究的四块主要内容。逡逑Ｉ场地环境逦！物理特征逦力学性质逦建模假设逦破坏准则逡逑

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1 张鳌;林场风荷载模拟及林木抗风有限元模拟研究[D];北京林业大学;2016年

本文编号：2803141