基于FFT技术对脉动风的计算机模拟及其Matlab的实现.pdf

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1、第39卷第5期四川建筑科学研究2013年1O月SichuanBuildingScience29基于FFT技术对脉动风的计算机模拟及其Matlab的实现袁波，曾明会，李霞昭(贵州大学空间结构研究中心，贵州贵阳550003)摘要：在风基本特性的理论基础上，应用Shinozuka方法对大跨结构的广义脉动风进行了模拟，引入快速傅立叶变换(Fn')技术以提高计算效率，同时给出了Matlab程序框架，并把模拟谱与目标谱进行比较验证，两者吻合较好。关键词：脉动风；FFTr技术；Maflab程序中图分类号：TU312．1文献标志码：A文章编号：1008—1

2、933(2013)05—029—04BaseonFFTmethodtosimulatefluctuatingwindandMatlabrealizationYUANBo．ZENGMinghui，LIXiazhao(SpaceStructuresResearchCenter，GuizhouUniversity，Guiyang550003，China)Abstract：Inthispaper，baseonbasiccharacteristicstheoryofthewindandtheShinozukamethodtosimulatethege

3、neralizedfluctuatingwindoflargespanstructure，atthessnletimeintroducedthefastFouriertransform(FFT)techniquetoimprovethecalculationeficiency，atlastgiventheMatlabprogramframeofsimulationfluctuatingwindandcomparethesimulatedspectrawiththetargetspectrum，theresultshowsgoodagreem

4、entboththesimulatedspectraandthetargetspectrum．Keywords：fluctuatingwind；FFTmethod；Matlabprogram到的强风作用过程应用于实际工程还不能普遍实O引言现，因而有必要借助计算机发展脉动风荷载的数值目前的抗风计算主要分为在频域和时域计算。模拟，要使模拟的风在实际结构计算中得到应用，这频域分析是风振分析的一种常用方法，但在频域内就要求模拟风尽可能地接近和满足自然风的特性，只能对结构进行线性分析，要假定瞬时风压与风力方法上具有普遍性和有效性。之间的关系是线性的，

5、结构的特性也假定为线性的，目前，国内外对风速时程的模拟方法主要是等等。强风作用下，细长的大跨结构在风荷载作用CAWS(ConstantAmpfitudeWaveperposition)法、下往往会产生几何或材料非线性，所以频域分析有wAwA(Waveswi山WeightedAmplitude)法及线性时并不能反应结构的真实特性。要进行较为精确的回归滤波器法。研究表明，对大型工程结构而分析，只能借助于时域分析方法。时域方法可以使言，其自由度是非常大的。特别是大型空间结构，对直接了解结构的特性，求出力和位移随时间的变化风荷载的三维分布都比较敏感

6、，必须精确模拟各点规律和最大值。尽管时域方法计算复杂且耗时，但的风谱。CAWS法与WAWA法计算量巨大，所产生随着计算机的发展该问题已经能很好地解决，况且的风速过程不能考虑时间相关性；Soarl提出的线性时域方法对于实验验证和科学研究很有必要。回归滤波器法很容易求出模型参数，但模型精度受要对结构进行时域范围内的风的动力时程分风谱的变化影响，风谱的差异越大，精度越低；1wa—析，就必须要根据结构所处的场地特征、结构的体形tani提出的线性回归滤波器法具有较好的普适性，特征条件对脉动风荷载进行人工模拟。目前，记录但模型参数一般采用迭代、递推的方

7、法求解，容易产生并累积误差，导致模型的精度不够。收稿日期：2012-03-21作者简介：袁波(1974一)，男，四川遂宁人，博士(后)，副教授，硕1风的基本特性导，主要从事工程防灾减灾方面的研究。基金项目：贵州大学引进人才科研基金项目(贵大人基合[20101045风对结构的作用可以看成由平均风作用和脉动号)E—mail：superyuanbo@163．com风作用两部分组成，其中平均风在一定的时间间隔30四川建筑科学研究第39卷内，风的大小和方向不随时间变化；经过实测风时程式中a1=一7；0=+。记录可知，平均风剖面沿结构高度往往按指数或者

8、式(5)所定义的谱是由3个参数6、、y所决定对数规律变化；而脉动风荷载是随机荷载，是风力中的，一般来说可以通过调整这3个参数，就可以使式的动力部分，它使结构产生随机振动。国内外的