[发明专利]一种基于自相关函数的结构风振响应高效频域估计方法

摘要

一种基于自相关函数的结构风振响应高效频域估计方法，本发明涉及基于自相关函数的结构风振响应高效频域估计方法。本发明的目的是为了解决现有风振响应分析方法计算效率低以及计算误差大的缺点。具体过程为：一：基于p_i(t)计算σ_pi、R_pi(τ)和Coh_pij(ω)；二：得到ω_mi；三：得到该结构的相干指数k_c，计算i、j两点的风荷载相干系数；四：提取[M]、[K]、[C]、[R]，[I]；五：根据一、二、三和四计算解析积分得到[Σ_kr]；六：形成模态响应协方差矩阵；七：计算位移响应协方差矩阵，进而可求得其任意响应的协方差矩阵。本发明用于结构风阵响应领域。

主权项

1.一种基于自相关函数的结构风振响应高效频域估计方法，其特征在于：一种基于自相关函数的结构风振响应高效频域估计方法具体过程为：步骤一：基于风洞试验测得的结构表面脉动风压时程数据p_i(t)，计算各风荷载加载点的风压时程数据的平均值风压时程数据的标准差σ_pi、风压时程数据的自相关函数R_pi(τ)和风压时程数据的相干函数Coh_pij(ω)；其中，i、j为风荷载加载点总数Q中任意两个点，1≤i≤Q，1≤j≤Q，Q为风荷载加载点总数，为正整数；步骤二：采用指数函数拟合自相关函数，得到i点的风荷载加载点的无量纲风压谱曲线的峰值频率ωmi；步骤三：采用指数函数拟合相干函数，得到该结构的相干指数kc，计算i、j两点的风荷载相干系数；步骤四：提取结构的质量矩阵[M]、刚度矩阵[K]、阻尼矩阵[C]、风荷载加载点与结构自由度的转换矩阵[R]，响应的影响面矩阵[I]；对结构进行模态分析，求解特征方程得到结构的各阶自振频率ω_nk，k＝1,2,…,N，k为自振频率所对应的模态阶数，N为结构自由度数，为正整数；取结构振型矩阵其中为第k、r阶振型，k,r＝1,2,…W；W为计算所选取的模态阶数，W为正整数，10≤W≤N；k、r为自振频率ω_nk、ω_nr所对应的模态阶数；使得计算结构k阶振型的广义阻尼比式中，T为转置矩阵；步骤五：根据步骤一、步骤二、步骤三和步骤四计算解析积分，得到[Σkr]；步骤六：计算模态响应协方差形成模态响应协方差矩阵[Σ_y]；步骤七：计算位移响应协方差矩阵[Σx]＝[Ψ]T[Σy][Ψ]，进而可求得其任意响应的协方差矩阵[Σs]。