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《基于线性滤波法的脉动风速模拟及其MATLAB程序的实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第23卷第4期结构工程师Vo.l23,No.42007年8月StructuralEngineersAug.2007基于线性滤波法的脉动风速模拟及其MATLAB程序的实现袁波应惠清徐佳炜(同济大学建筑工程系,上海200092)摘要详细介绍了自回归技术公式,同时采用此技术模拟具有空间相关性的随机风荷载,给出了用自回归技术模拟脉动风荷载的步骤以及具体MATLAB程序,并把所编程序用于江阴长江大桥风荷载模拟,结果表明效果较好。关键词自回归,空间相关,脉动风速,MATLAB程序SimulationofTurbulentWindVeloc
2、ityBasedonLinearFilterMethodandMATLABProgramRealizationYUANBoYINGHuiqingXUJiawei(DepartmentofBuildingEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)AbstractInthispaper,thetechnologyofautogressivemodelisintroduced.Stochasticwindloadingwithtimeandspatialcorrelation
3、isgeneratedbytheautogressive-typesimulationmethod,givingautogressive-typesimu-lationprocessandMATLABprogram.TurbulentwindvelocityofJiangyingChangjiangBridgeoverYangtseRiverisgeneratedwiththisprogramandtheresultindicatesthattheprogrammeisgood.Keywordsautogressivemode
4、,lspatialcorrelation,turbulentwind,MATLABprogram目前,国内外对风速时程的模拟方法主要是1引言CAWS(ConstantAmpfitudeWaveSuperposition)法、WAWA(WaveswithWeightedAmplitude)法及[1,3]目前的抗风计算主要分为在频域和时域计线性回归滤波器法。研究表明,对大型工程算。频域分析是风振分析的一种常用方法,但在结构而言,其自由度是非常大的。特别是大型空频域内只能对结构进行线性分析,要假定瞬时风间结构,对风荷载的三维分布都比
5、较敏感,必须精压与风力之间的关系是线性的,结构的特性也假确模拟各点的风谱。CAWS法与WAWA法计算定为线性的,等等。强风作用下,细长的大跨结构量巨大,所产生的风速过程不能考虑时间相关性;在风荷载作用下往往会产生几何或材料非线性,Soarl提出的线性回归滤波器法很容易求出模型所以频域分析有时并不能反应结构的真实特性。参数,但模型精度受风谱变化的影响,风谱的差异要进行较为精确的分析,只能借助于时域分析方越大,精度越低;Iwatani提出的线性回归滤波器法。时域方法可以直接了解结构的特性,求出力法具有较好的普适性,但模型参数一般采
6、用迭代、和位移随时间的变化规律和最大值。尽管时域方递推的方法求解,容易产生并累积误差,导致模型法计算复杂且耗时,但随着计算机的发展,该问题的精度不够。已经能很好地解决,况且时域方法对于实验验证和科学研究很有必要。收稿日期:2006-12-16StructuralEngineersVo.l23,No.4#56#EarthquakeandWindResistance风向并不是完全同步的,甚至可能是完全无关的。2风的基本特性阵风的空间相关性包括侧向左右相关和竖向相关,在必要时还包括前后相关。试验表明,这种相风对结构的作用可以看成由平
7、均风作用和脉关性是随着空间两点间的距离增大而近似地按一动风作用两部分组成,其中平均风在一定的时间种指数形式衰减的,一般可写成间隔内,风的大小和方向不随时间变化;经过实测
8、z1-z2
9、Qz(z1,z2)=exp-风时程记录可知,平均风剖面沿结构高度往往按lu指数或者对数规律变化;而脉动风荷载是随机荷
10、x1-x2
11、Qx(x1,x2)=exp-(4)载,是风力中的动力部分,它使结构产生随机振lu[4,5]动。国内外的研究表明,一般可将脉动风近式中,Qz(z1,z2)表示上下相关系数;Qx(x1,x2)表似看作高斯过程来考虑。脉动风速
12、可以用下式表示侧向相关系数。示:若需要同时考虑结构竖向和侧向相关性时,{v(t)}=[C]{u(t)}(1)空间任意两点的相关系数一般采用Davenport提式中,{u(t)}为互不相关的高斯过程;[C]为互相出的表达式:关矩阵,可以由后面的公式求得。Q(n,x1,x2,z1
