<meter id="x9vxx"><span id="x9vxx"></span></meter>

      
      

      <b id="x9vxx"></b>

      <meter id="x9vxx"></meter><p id="x9vxx"><noframes id="x9vxx">

      <em id="x9vxx"></em>

          <meter id="x9vxx"><ins id="x9vxx"><track id="x9vxx"></track></ins></meter>

          <cite id="x9vxx"><strike id="x9vxx"></strike></cite>

          <mark id="x9vxx"><strike id="x9vxx"></strike></mark>

            大跨度空間膜結構隨環境風速模態變異性分析-項目案例-污水池加蓋-反吊膜|膜加蓋-除臭加蓋-膜結構公司-上海華喜膜結構工程有限公司
            網站首頁 解決方案 項目案例 新聞動態 膜材介紹 關于華喜 聯系方式 EN
            首頁 > 新聞動態 > 公司動態

            大跨度空間膜結構隨環境風速模態變異性分析

            發布時間:2019年9月19日 點擊數:1537

            0 引言

            眾所周知, 風災發生頻率高、次生災害大、影響范圍廣, 給人類帶來了巨大的生命和財產損失。大跨度空間結構因其跨度大、造型復雜, 導致作用其上的風效應異常明顯, 歷史上由大風、臺風引起大跨度空間結構, 尤其是膜結構屋蓋撕裂、損毀的實例不勝枚舉, 雖然近年來國內外在該方面獲得了不少的研究成果, 但大多是建立在數值模擬分析基礎上, 少量學者進行了風洞試驗研究, 雖然風洞試驗可以方便的模擬不同工況條件下的風環境和結構風振響應, 但在真實建筑與模型相似比問題上又會使試驗結果與真實數據之間存在較大誤差, 而基于現場實測數據的大跨度空間結構模態變異性研究卻相對較少。有鑒于此, 本文同步測量了河北某體育館的振動數據和風荷載數據, 下面將用本文提出的方法對其模態參數隨風速的變異性進行分析[1]。

            1 結構動力參數識別方法

            由于膜結構屬于柔性結構, 其振動響應具有較強的非線性行為 (幾何非線性) , 振動的平衡位置也在不斷發生變化, 因此絕大多數適用于線性系統的分析方法在這里已不再適用。

            本文選用適合于非線性系統模態識別的小波分析方法做主要分析方法, 其分析具體步驟為:

            (1) 應用諧波小波包對膜結構振動數據進行不同頻帶內劃分, 以獲得不同頻帶內的、平穩的膜結構振動曲線。

            (2) 應用隨機減量技術對不同頻帶內的振動數據進行平均處理, 以獲得響應頻帶內的膜結構自由振動響應。

            (3) 應用Laplace小波函數的自由衰減特性, 對由隨機減量得到的結構自由響應進行參數擬合, 以提取其特征參數, 即頻率和氣動阻尼。

            1.1 諧波小波的定義及正交性[2]

            諧波小波 (harmonic wavelet) 是由劍橋大學D.E.Newland教授提出的, 諧波小波是一種復小波, 在頻域緊支, 有明確的函數表達式, 其伸縮與平移構成了L2 (R) 空間的規范正交基。諧波小波算法是通過信號的快速傅立葉變化 (FFT) 及其逆變換 (IFFT) 實現的, 算法速度快, 精度高, 因而具有很好的工程實用價值。

            小波是滿足允許條件的函數, 如果一個小波具有完全“盒形”的頻譜將是非常理想的。從這一考慮出發, 設有實偶函數we (t) 和實奇函數wo (t) , 它們的傅立葉變換分別是:

             

            則對W (ω) =We (ω) +j Wo (ω) 有

             

            W (ω) 如圖1 (c) 所示, 所對應的函數ω (t) =ωe (t) +jωo (t) 由W (ω) 傅立葉逆變換得:

             

            稱 (4) 式定義的函數為諧波小波, 它是復小波, 在頻域緊支, 且具有完全“盒形”的頻譜。其實部與虛部如圖2所示:

            根據小波理論對諧波小波進行伸縮、平移就生成諧波小波函數族 (j, k∈Z) :

             

            它在時間尺度上是式 (4) 被拉伸或壓縮的結果, 而位置會沿著時間軸運動k個新尺度單位1/2j。

            由圖3可以看出, 隨著小波層 (j) 的增大, 諧波小波的頻譜寬度倍增而幅值降低。因此, 對信號的低頻部分劃分比較細, 而高頻部分劃分比較粗糙。為了改善其性能可將其升級為小波包函數, 以獲得更好的處理高頻成分的能力, 小波包分解第j層有2j段, 頻段寬fN/2j, m=i×fN/2j, n= (i+1) ×fN/2j, fN=fs/2, fs為信號的采樣頻率, 對信號的頻率劃分圖4所示。

            1.2 隨機減量技術[3]

            設結構在隨機信號激勵下, 某一點的響應信號的時間歷程曲線為X=X (t) , 如圖5所示。如果在圖上過畫一條水平線X=X0, 并將此水平線與時間歷程曲線的交點所對應的時刻分別記作ti=t1, t2, t3, …, tM;將時間坐標原點后移至ti, 則新得到的時間歷程曲線可表示為X=X (ti。將依次后移所得時間歷程函數平均, 可得到一個新的時間歷程函數:

             

            可以證明, 當M充分大之后, δ (τ) 將表示該系統以X0為初位移的自由衰減信號, 這時稱δ (τ) 為隨機減量函數, 或稱為RD函數。

            與譜方法相比, 隨機減量技術沒有輸入幅值和分辨率的限制;然而要生成重復性信號, 就必須對大量的數據段進行整體平均, 因此要求的數據量較大。隨機減量技術一般用于寬帶激勵的線性窄帶系統, 這種方法特別適用于結構在風荷載作用下的抖振分析。另外, 也可以用于具有非線性阻尼的系統, 采用隨機減量技術對非線性系統進行評估的精確性取決于所考慮的周期數.因此, 當分析的信號為寬帶、非平穩或多分量時, 應將其與小波時頻分析方法相結合。

            1.3 Laplace小波及其特性[4]

            Laplace小波ψγ在復數空間內呈“蝸牛狀”螺旋衰減, 圖6給出了ψγ在實平面和復平面上的投影Re (ψγ) 和lm (ψγ) , 顯然, Re (ψγ) 和lm (ψγ) 與單自由度結構系統的自由衰減響應函數非常相似。從小波理論可知, 復數小波可以實現光滑、連續的小波變換, 從而保證信號的相位信息不失真?梢孕蜗蟮恼f, Laplace小波對信號的逼近不是通過簡單的平移, 而是象擰螺絲一樣連續前進, 這樣, 它能夠觀測到信號的每一個細節。其函數如圖6所示。

            Laplace小波ψγ的緊支性是顯而易見的, 可以證明它滿足小波的允許條件:

             

            式中為ψγ的傅立葉變換。γ={1, 0.1, 0}時, Re (ψγ) 時域波形和頻譜見圖7, 可見, Re (ψγ) 實際上是一個高通濾波器。

            當γ1={f1, ξ, τ}, γ2={f2, ξ, τ}時, 可以證明

             

            式中[ψγ1, ψγ2]表示內積, 可見, Laplace小波不具備正交性。

            1.4 Laplace小波函數的參數識別[5]

            由于Laplace小波缺乏正交性及濾波性, 因此, 不能應用基于正交展開的傳統小波分解和重構方法來應用Laplace小波, 提出Laplace小波的主要目的是為了識別信號中的沖擊響應波形, 而不去關心信號的其它成分, 因此, 也沒必要將整個信號分解為一組Laplace小波基函數的線性和;谶@兩點, 我們提出了Laplace小波基函數相關濾波法, 搜索信號中的單邊衰減波形發生的時刻、振蕩頻率和阻尼比, 實現被測對象的模態參數識別。

            1.4.1 Laplace小波基函數庫

            令集合F, Z和T分別為:

             

            設離散網格空間Γ=F×Z×T, 則Laplace小波基函數庫可以定義為一組ψγ的集合ψ, 它滿足:

             

            式中, ψγ為Laplace小波基函數庫ψ的小波原子。

            1.4.2 相關濾波法

            內積可度量信號之間的相關性。若信號x (t) 是某個系統S的輸出, 通過計算x (t) 與Laplace小波原子ψγ的內積, 可估計它們之間的相似性, 從而得到S的模態參數與ψγ的頻率、阻尼特性的對應關系。對于兩個有限長的離散矢量, 其內積和點積相等, 它可以定義為

             

            若x (t) 與ψγ完全相關, 則它們之間的夾角θ=0?啥x一個相關系數kγ來量化x (t) 與ψγ之間的夾角

             

            考慮到γ∈Γ, 則kτ實際上是一個多維矩陣, 它的維數由空間Γ=F×Z×T來決定。為了尋找每個時刻τ與x (t) 相關性最強的ψγ, 需要在τ時刻的矩陣kτ中尋找其最大值k (τ) 。

             
             
             
             

            中找出峰值點。

            2 諧波小波包、隨機減量和Laplace小波聯合分析

            本文將諧波小波包、隨機減量技術和Laplace小波聯合使用, 對實測數據進行了大量分析, 分析結果如圖8、圖9所示。

            通過圖9中的Lapace系數圖譜可直觀的看出結構的振動頻率及阻尼值, 其Lapace系數圖譜最高點所對應的頻率及阻尼值即是信號的振動主頻和阻尼值。該圖中的頻率和阻尼比分別為1.29Hz和6.1%, 可發現其阻尼值較通常的多高層及超高層建筑大得多。

            利用該方法, 本文對采集到的24h振動數據進行了分析, 每次分析時長20min, 共獲得72次分析結果, 分析結果隨時間變化情況見圖10。從圖10中可看出, 該結構前三階模態頻率分別約為1.29、1.73和2.24Hz, 阻尼比分別為0.061、0.035和0.037。

            3 結構振動模態變異性與環境風速之間的相關性分析

            本文對采集到的同時刻的風速數據和識別出的模態頻率、模態阻尼數據進行了分析, 結果見圖11。

            從圖11中可以看出, 當風速發生變化時, 結構的前3階模態頻率及阻尼基本保持穩定, 沒有呈現出明顯的規律性, 其頻率分別為:1.29Hz、1.73Hz和2.24Hz;對應的模態阻尼比分別為6.1%、3.5%和3.7%, 且隨模態階數的增加阻尼比呈下降趨勢。

            4 結語

            利用本文中介紹的方法, 基于實測數據對該大跨度空間結構模態參數進行系統識別, 得出以下結論:

            (1) 諧波小波包、隨機減量和Laplace小波聯合分析方法可有效識別該大跨度空間結構的頻率、阻尼比等動力參數, 該方法特別適用于大數據量結構動力參數識別, 由于有隨機減量技術的介入, 使該方法隨著數據量的增加, 其分析結果也更為可靠, 且具有較強的抗噪聲能力, 同時, 諧波小波包方法的引入, 也使得該方法具有著非線性系統的模態識別能力;

            (2) 模態參數識別結果顯示, 由于有膜結構氣動阻尼的介入, 該結構總阻尼比較常規結構為大, 為0.61, 且隨模態階數升高, 其阻尼器呈下降趨勢;

            (3) 相關性分析結果顯示, 該大跨度空間結構模態頻率、模態阻尼比隨風速沒有呈現出明顯的變化規律, 基本保持穩定, 說明該大跨度空間結構雖然屬膜結構, 但整體而言并不屬于風致敏感性結構。

            專題報道             more...
            • 軌道交通中膜結構的應
              ...

              查看更多

            • 膜結構建筑保溫內襯技
              剛查縣為青海省海北藏族自治州轄縣,青海省措溫波高原海濱藏城演藝中心,作為剛查縣的標志性建筑,演藝中心為直徑50米的圓形建...

              查看更多

            • 膜結構幕墻的應用
              膜結構幕墻是膜結構在建筑外圍護結構的應用,具有膜結構的共同特性和優點:膜結構是一種非傳統的全新結構方式。...

              查看更多

            • 膜結構屋面的應用
              屋蓋是房屋最上部的圍護結構,應滿足相應的使用功能的要求,為建筑提供適宜的內部空間環境。屋蓋也是房屋頂部的承重結構,受到材...

              查看更多

            • 膜結構應用于環保工程
              隨著我國國民經濟飛速發展和市政基礎設施建設全面展開,特別是污水處理廠等環保項目日益增多,其中有相當數量的污水處理廠的厭氧...

              查看更多

            • 膜結構在污水處理廠中
              相當數量的污水處理廠的厭氧池、污泥濃縮池、生物絮凝池等建于居民區、廠區的周邊,污水池的環境、風貌及污水臭味等直接影響人們...

              查看更多

            關于華喜

            硬件實力 質量控制 發展歷程 公司簡介

            軟件實力 經營理念  解決方案 聯系方式

            中國華喜建筑網站

            +021-59198545 400-176-6885 dshx@hxmjg99.com www.starbanktexas.com 滬ICP備08009856號 使用條款

            伊人久久大香线蕉综合5g

                <meter id="x9vxx"><span id="x9vxx"></span></meter>

                
                

                <b id="x9vxx"></b>

                <meter id="x9vxx"></meter><p id="x9vxx"><noframes id="x9vxx">

                <em id="x9vxx"></em>

                    <meter id="x9vxx"><ins id="x9vxx"><track id="x9vxx"></track></ins></meter>

                    <cite id="x9vxx"><strike id="x9vxx"></strike></cite>

                    <mark id="x9vxx"><strike id="x9vxx"></strike></mark>