输电塔结构风力功率谱随机振动分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2007年4月吉林电力Apr．2007第35卷第2期(总第189期)JilinElectricPowerVo1．35No．2(Ser．No．189)输电塔结构风力功率谱随机振动分析RandomVibrationsAnalysisbyUsingPowerSpectralDensityofWindSpeedonTransmissionTower祝贺(东北电力大学，吉林吉林132012)摘要：根据输电塔结构所受自然风特性，采用达氏风速谱，在ANSYS中通过施加风速功率谱的方法进行输电塔结构的随机振动分析，得到输电塔

2、的前32阶模态及风速谱施加后的各向位移、结构内力变化等情况，并将y方向和z方向动力计算结果与静力计算结果比较，得出两者基本吻合的结论。关键词：风速功率谱；输电塔；ANSYSAbstract：Accordingtothefeaturesofstructuralstytleoftransmissiontower，consideringthecorrelationofthenaturalwind，therandomvibrationsanalysisbyusingpowerspectraldensityofthewindspeedontransmissionto

3、wercanbepresentedinANSYS．Thesituationwasobtainedofsimulatingstateofpreciding32periodsontransmissiontower，displacementsondifferentdirection，variationofconstructioninternalforce，etc，andthecalculationresultsofdynamicforcebycomparsonwithstaticalforcewerecoincidentonYandZdirection．Keyw

4、ords：powerspectraldensityofwindspeed；transmissiontower；ANSYS中图分类号：TM753文献标识码；A文章编号：1009-5306(2007)02-0016-03风载荷作为随机载荷，可引起输电塔结构的随达式n为：机振动。随机载荷是非重现的，每一次的波形都不相—±=—一一!兰一==f●三一、，同，因此在随机载荷作用下对输电塔的结构分析不1oIn(1O／zo)、10能采用确定性载荷作用下的结构分析方法，本文根式中：V(z)为离地高度处的平均风速；。为离地高据输电塔结构的自身特点并结合自然风特性。应用度101

5、TI处的平均风速，z。为地面粗糙长度，0／为地达氏风速谱，在ANSYS软件中通过施加风力功率面粗糙度系数。谱进行输电塔结构的随机振动分析。载荷的施加采1．2脉动风速功率谱函数用非确定载荷的施加方式，即不依赖已有的风波数在频率域内的功率谱密度函数的研究中，风工据，得到输电塔的前32阶模态及风力谱施加后的各程界广泛应用的是达氏提出的沿高度不变的脉动风向位移、结构内力变化等。速谱经验公式：_4K}。一(2)1脉动风基本特性及脉动风速功率谱函数(1+)百10式中：K为地面粗糙系数；为脉动风速的频率。1．1脉动风基本特性2脉动风压功率谱函数任意高度处的风速为平稳高斯

6、随机过程，分为平均风速V(z)和零均值风速V(，Y，z，￡)两部分，即：由(2)式的脉动风速功率谱S()，可求得脉动V(x，Y，z，￡)一(z)+(，Y，z，￡)(1)风压的功率谱S()，设任一高度处结构上的瞬时平均风速沿高度变化的规律是风的重要特性之风压为∞，其中平均风压为，脉动风压为。根据一，其按边界理论得出的对数风剖面的对数函数表风压与风速的关系，可求得脉动风压的方差为：收稿日期：2007—01—22作者简介：祝贺(1978一)，男，硕士，从事输电塔结构抗风研究。·16·维普资讯http://www.cqvip.com2007年4月吉林电力Apr．2

7、007第35卷第2期(总第189期)JilinElectricPowerVo1．35No．2(Ser．No．189)一E[(一)]一D((wVV，+})](3)式中：卉为脉动风压方差，E为数学期望，y为空气体积质量，g为重力加速度，D为方差，、，分别为平均风速和脉动风速。大量实测数据表明，，与之比一般小于20，因此}为一微量，(3)式可变化为：％2-(L)E<(4V]一4等(4)zga．建模b式中：z，为脉动风速方差。．』Ju载设结构迎风面上的坐标为(，)，则该处的脉图1建模及加载动风压方差为：(，)一l(，，n)dn(5)0=0式中：(，，n)为该点处脉

8、动风压功率谱密度∽—、函数。、由于脉动风速方差满足：一lS(n)d