桅桿結構隨機風振疲勞及可靠性研究.pdf

1、本文首先討論了桅桿的動力特性,對一工程實際桅桿建立了非線性有限元分析模型,桿身采用空間桁架分析模型,對其動力特性進行分析.研究了時域內桅桿結構動力響應的計算方法,對風荷載作時程模擬,作為算例,計算得到該工程實際桅桿在模擬風荷載時程作用下的順風向動力響應時程,并作頻譜分析.同時研究了頻域內桅桿動力響應的計算方法,采用纖繩風載、質量團集到其兩端的實用方法,對桅桿在觀察點作線性化;在一定頻率范圍,計算了脈動風荷載考慮空間相關性的譜密度矩陣,將

2、其作為隨機激勵,在頻域內對線性化后的桅桿算例模型作了隨機振動功率譜分析,得到了桅桿桿身節(jié)點位移的均方響應、功率譜.對時域內桅桿纖繩與桿身連接節(jié)點板焊縫疲勞進行了分析,推導了典型連接節(jié)點焊縫關鍵點組合應力的計算表達式,以及考慮桿身扭轉時,纖繩與節(jié)點板平面夾角的求解方法,進而得到了該關鍵點的應力時程;通過雨流計數法統(tǒng)計出不同風向、不同風速下各應力幅值的實際循環(huán)次數;分別采用線性Miner累積損傷準則和斷裂力學方法,以該工程實際桅桿使役期內風

3、速分布資料為基礎,計算了該桅桿的疲勞壽命.討論了目前主要幾種疲勞可靠度分析模型,并采用累積損傷模型對該工程桅桿在一定使役期的疲勞可靠度作了計算.討論了頻域內等效窄帶疲勞研究方法,分析了通過桿身與纖繩連接點位移響應求得節(jié)點焊縫關鍵點應力響應的方法,利用已經求得的桿身連接纖繩節(jié)點的位移響應,求得實例桅桿連接節(jié)點焊縫關鍵點組合應力的均方響應、功率譜.利用該應力的標準差計算了頻域分析的該桅桿的疲勞壽命.通過引入三個對數正態(tài)分布隨機變量來考慮桅桿