基于r个最大次序统计量模型的极值风压估算

提出一种基于r个最大次序统计量(r largest order statistics,r-LOS)模型的极值风压估算方法,该模型包括广义极值(generalized extreme value distribution,GEV)联合分布形式及Gumbel联合分布形式.提出了独立风压峰值r-LOS序列构造方法、最优r值确定方法、r-LOS GEV模型和r-LOS Gumbel模型的优选方法.将r-LOS模型方法应用于某低矮工业建筑刚性模型测压试验的极值风压估算.当采用多段风压时程估算极值风压时,r-LOS Gumbel模型优于r-LOS GEV模型和经典Gumbel模型.当采用单段风压时程时,与基于改进Hermite模型的峰值因子法、Sadek-Simiu法相比,r-LOS Gumbel模型方法能更加精确地估算极值风压,适用于非高斯风压的极值估算,可以给出极值风压分位点的解析解.分析表明,r-LOSGumbel模型方法是一种多段时程和单段时程条件下均适用的极值风压估算方法.     

Extreme wind pressure estimation based on the r largest order statistics mode

提出一种基于r个最大次序统计量(r largest order statistics, r-LOS)模型的极 值风压估算方法, 该模型包括广义极值(generalized extreme value distribution, GEV)联合分布形式及Gumbel联合分布形式. 提出了独立风压峰值 r-LOS序列构造方法、最优r值确定方法、r-LOS GEV模型和r-LOS Gumbel模型的优选方法. 将r-LOS模型方法应用于某低矮工业建筑刚性模型测压试验的极 值风压估算. 当采用多段风压时程估算极值风压时, r-LOS Gumbel模型优于r-LOS GEV模型和经典Gumbel模型. 当采用单段风压时程时, 与基于改进Hermite模型的峰值因子 法、Sadek-Simiu法相比, r-LOS Gumbel模型方法能更加精确地估算极值风压, 适用于非高斯风压的极值估算, 可以给出极值风压分位点的解析解. 分析表明, r-LOS Gumbel模型方法是一种多段时程和单段时程条件下均适用的极值风压估算方法.     

大型户外广告牌面板极值风压分布的试验研究

大型户外广告牌作为城市典型的风灾易损性结构,在强风作用下的毁坏倒塌发生频繁,存在巨大的安全隐患.本文针对大型户外独立柱广告牌结构设计的薄弱环节,即广告牌面板的极值风压破坏,通过开展三种湍流度不同的风场的测压试验,考虑面板风压时程的高斯/非高斯特性,使用三种不同的极值风压计算方法,给出了极值风压与风场之间的联系,同时也比...     

大跨屋盖结构表面风向折减因子研究

为研究风向对屋盖表面风荷载的折减效应,选取风速检验方法对不同城市的实测风速数据进行了均一性修正;采用不同极值风速理论模型,计算各风向上不同重现期的极值风速,并对比分析了我国不同城市极值风速结果;结合实测风速数据和风洞试验结果,分析了不同屋盖几何特征、风速样本数量对风向折减因子的影响,给出了我国部分城市的风向折减因子。研究结果表明:与基于经典极值理论的Gumbel法相比,基于小容量样本理论的POT法所得的极值风速偏小12%左右;与日本规范相比,美国规范计算所得风向折减因子受屋盖的几何特征影响较大;可根据本文提出的最佳建筑朝向判别标准对结构进行优化设计。     

高速列车致声屏障风压变化和分布特性研究

高速列车致声屏障在极短的时间内受到交变气动力作用,一旦声屏障因强度或疲劳破坏而失效,有可能危及行车安全,因此准确评估高速列车致声屏障的脉动风压分布是结构设计需考虑的关键要素．利用数值风洞技术,模拟了道路及桥梁两侧分别布置5m、3.5m高声屏障,350km/h的列车通过时致声屏障的极值风压分布特性．研究结果表明列车驶过声屏障会产生气流挤压的正压波及气流填充的负压波,正压数值较负压数值大;极值风压随声屏障高度的增加而减小,且列车中心与声屏障的距离、声屏障的高度都会明显减弱极值风压的数值;两列车的交会相比单列车的通过,会更明显地挤压声屏障区域内的气流,从而在声屏障上产生更大的极值风压,且随着列车与声屏障距离的靠近,挤压增大极值风压的特性表现更为明显．最终通过选取京沪高铁试验段,进行相关的现场高速列车致声屏障极值风压试验测试,试验结果验证了数值模拟结果的准确性．     

飞行载荷模式识别方法的研究及应用

基于飞机/发动机载荷参数分布概率模型未知,利用常用概率分布结合正确的模式识别方法,得出样本最贴近的概率模型,再根据高精度的概率分布参数估算方法预测出样本极值。利用随机数样本对马氏距离、模糊贴近度和加权距离法三种模式识别方法进行了分析筛选,分析表明,加权距离法能够准确地识别出载荷样本最贴近的概率模型。利用载荷模式识别法分析得出某飞机法向过载最大值可用三参数威布尔分布描述,并通过K-S方法验证了载荷模式识别法分析结果的正确性。建立的载荷模式识别方法和极值预测方法为飞机和发动机可靠性研究提供了重要的方法支持。     

基于实测数据的扁平钢箱温度梯度疲劳应力谱分析方法

为研究扁平钢箱梁温度疲劳应力谱,以南溪长江大桥悬索桥主梁为研究对象,基于温度传感器长期实测数据,筛选实测数据的日温度极值,运用广义极值模型描述季节极值概率分布并采用极值外推方法得到设计基准期极值模型。引入拉丁超立方抽样(LHS)法对极值模型进行抽样,得到日温度极值样本。结合日温度极值样本和正弦函数模型,构建服役期内关注点的温度时程曲线。基于有限元ANSYS软件平台,分析不同温度梯度下关注点的应力效应,回归温度梯度与疲劳应力的线性关系式,依据温度梯度时程曲线与线性关系式模型,采用雨流计数法得到钢箱梁温度梯度疲劳应力谱。研究表明,模拟抽样生成的温度样本数据符合温度场的季节变化特征,样本概率模型与实测数据概率模型相对吻合。关注点温度梯度疲劳应力谱能够为扁平钢箱梁疲劳寿命设计提供参考。     

大跨度开合屋盖的风致干扰效应研究

采用计算流体力学(CFD)方法,研究了在不同开合情况下,受单体干扰建筑影响时大跨度开合屋盖结构的风压分布规律及风致干扰效应.首先采用TTU试验数据和风洞试验数据验证了CFD方法的准确性;然后研究了施扰建筑在不同条件下,目标大跨度开合屋盖表面的风压分布规律.研究结果表明:随着干扰建筑物与大跨度开合屋盖间距增大,结构表面的...     

特高压八分裂输电线路次档距振动与防振研究

基于典型特高压八分裂导线风洞试验获得的基本气动参数,对导线次档距振动现象进行了数值模拟,利用有限元方法分析了线路振动特性,讨论了风速对导线次档距振动的影响,研究了线路在不同间隔棒布置方式下次档距的振动情况。结果表明:风速在10m/s～16m/s下,档距为500m、600m、700m的输电线路的振动幅值均位于0m～2m范围内,随风速的变化呈近似线性变化;档距为500m的输电线路间隔棒等次档距布置时,子导线发生局部振动的频率为1.00Hz～1.18Hz;间隔棒非等次档距布置时,子导线发生局部振动的频率为0.91Hz～1.16Hz,间隔棒等次档距布置会改变导线的振动频率及形式;档距为500m的输电线路布置8根间隔棒时,子导线垂直方向振动频谱在1.10Hz附近均出现峰值;布置10根间隔棒时,子导线垂直方向振动频谱在1.19Hz出现峰值,且频谱峰值较小,增加间隔棒数量可以改变导线振动的频率以及频谱峰值。本文对特高压八分裂导线风振机理的研究及防振具有一定的参考意义。     

3D激光扫描工艺与锦屏Ⅰ级水电工程右岸建基面绿片岩实测迹长分布研究

锦屏Ⅰ级水电站右岸建基面发育有大量的绿片岩,它们是水电站建设中重大工程地质问题研究中需要注意的对象之一。为了研究它们的迹长分布规律,利用3D激光扫描工艺,对锦屏Ⅰ级水电工程右岸建基面高差50m范围内的绿片岩出露区域进行了扫描,获得了准确的绿片岩出露的迹长数据,从而使绿片岩迹长分布研究成为可能。研究发现,迹长数据样本最集中分布于0~3m的区间; 随着迹长的增加,落在子区间内的条数(频数)递减; 在0~9m的各个子区间内,样本呈正态分布。整体而言,实测迹长样本数据服从对数正态分布。     

低速风洞微机控制闭环调速

本文提出一种用于调节低速风洞流速的测量及控制系统。该系统以微计算机为核心,不断采集风洞实验段的流速数据,并根据测量结果与指定值的比较去调节和控制风洞的电机转速,使风洞能准确地按指定风速运行或按予定的程序升速或降速,实现了低速风洞的闭环自动调速。本文给出了该系统的构成原理和性能实验结果。测试结果表明,本系统的超调量小于5％,稳态误差小于0.3％,调节时间小于50秒。     

双曲面屋盖的平均风压特点

通过风洞模拟实验对双曲面形屋盖的平均风荷载特点进行了研究.文中给出了屋盖的平均风荷载随风向角改变的变化特点和规律,特别讨论产生这些特点的原因及其流动机理.结果表明,在所有风向角下,双曲面屋盖除了在位于下游的边缘的挑檐位置外,都是负压分布.局部负压最大值主要出现在迎风挑檐的边缘部分.虽然屋盖的局部负压峰值随风向角改变,位置和数值变化都很大,然而,作为屋盖整体,平均风压平均值随风向角的变化很小.有关结果为类似建筑项目的风荷载设计和相应规范的制定和修改提供了有用的信息和材料.     

高速列车受电弓风洞试验研究

为了研究高速列车受电弓在较高速度下的整体气动特性、弓网接触压力以及受电弓对支持绝缘子的作用力等综合性能,在FD-09低速风洞中进行了测力试验。试验采用测力天平和力传感器进行测量。通过在FD-09风洞试验段内安装收缩地板的方式首次将受电弓试验风速提高到了380km/h,可以满足高速列车受电弓高速性能研究的需求。研究结果表明：受电弓相对列车运行方向对受电弓升力特性有显著的影响,对弓网接触压力也有较大的影响;通过调节导风板的角度可以有效控制弓网接触压力;受电弓对支持绝缘子的作用力表现为前面拉力后面压力。     

高层建设风压试验研究

通过缩尺比为１：３００的模型风洞测压试验,研究了在１６个来流风向下某高层建筑表面的风压分布,结合当地的气象风速资料,给出了５０年重现期风速下的最大风荷载分布,为该建筑的设计提供了风荷载依据。     

大跨屋盖结构非高斯风场的快速模拟算法研究

针对屋盖结构风压场的非高斯特性,本文提出一种多变量平稳非高斯风压场模拟的新方法。文中首次采用四参数指数函数表达风压过程和高斯过程之间的转换关系,推导出关于指数函数所含参数的非线性方程组,利用双变量联合高斯分布的特性获得相关函数的转换关系。通过上述方法,将非高斯风压场表达为虚拟高斯过程的函数,从而采用谐波合成法生成风压时间序列。工程实例表明,本文算法计算效率和模拟精度高,适合实际工程应用。     

流场物理特性在脉动风压系数估算中的应用

利用数值模拟技术计算脉动风压需要进行非定常瞬态模拟,计算量过大. 为了提高计算效率,文章根据准定常理论,用预测点高度的入口风速代替参考点高度风速,修正了Paterson、黄本才等人提出的脉动风压估算公式. 通过由CFD 模拟得到的独立柱支撑平板结构的平均风压系数、参考点风速、湍流动能等参数估算了其脉动风压系数,发现大多数工况下与风洞试验结果相吻合. 研究表明,可以利用定常模拟计算结果中获得的参数估算出脉动风压系数.     

优化跨音速自适应壁试验段设计的试验研究

分析了在矩形截面试验段中三元模型试验时的洞壁干扰分布。讨论了为扩大二元柔壁自适应壁风洞中进行飞机模型试验时的无干扰区，较合适的试验段宽高比。用两个翼身组合体模型，在西北工业大学高速二元柔壁自适应风洞中作了变试验段宽高比为Ｂ／Ｈ＝１．０，１．２，１．４时的测压试验。两个模型都在德国宇航院ＨＫＧ高速风洞中作了对比试验，研究结果表明，Ｂ／Ｈ＝１．４的柔壁试验段截面较为合适。