谐波合成法脉动风模拟时间步长的取值

作者：张军锋; 涂保中; 刘庆帅; 杨军辉; 李会知

来源：重庆交通大学学报(自然科学版), 2020, 39(02): 62-117.

• 桥梁工程
• 谐波合成法
• 脉动风场
• 截止频率
• 时频点比值
• 时间步长
• 共振效应

为明确基于FFT技术的谐波合成法(WAWS)中各参数的取值原则,尤其关注时间步长Δt以及对后续动力计算结果的影响,针对单自由度弹簧振子模型和某变电站避雷针高耸结构,采用多种参数进行脉动风时程模拟和时程动力计算,经结果对比和WAWS原理分析,并结合风谱和模态力谱特征,给出WAWS的参数,包括截止频率fu、周期T0、频率点N时频点比值M/N和时间步长Δt的取值原则。研究结果表明:基于单索引频率的WAWS进行随机场模拟时,如果时频点比值取常用值M/N=2,最大频率fu对应谐波的每个周期里只有两个时间点,得到的折线无法准确再现原余弦曲线的模拟目标,并且对应的Δt可能在动力时程计算无法准确计入结构的共振效应;为使动力计算准确计入共振效应,可通过增加截止频率fu和M/N来减小Δt,并且增加fu或增加M/N的效果一致;弹簧振子模型对Δt的要求最为苛刻,其Δt可作为普通结构的上限,普通结构对Δt的具体取值,可以上限值为指导再通过试算合理确定。

• 单位
  土木工程学院; 郑州大学