桅桿結(jié)構(gòu)隨機(jī)風(fēng)振疲勞及可靠性研究.pdf

1、本文首先討論了桅桿的動(dòng)力特性,對(duì)一工程實(shí)際桅桿建立了非線性有限元分析模型,桿身采用空間桁架分析模型,對(duì)其動(dòng)力特性進(jìn)行分析.研究了時(shí)域內(nèi)桅桿結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的計(jì)算方法,對(duì)風(fēng)荷載作時(shí)程模擬,作為算例,計(jì)算得到該工程實(shí)際桅桿在模擬風(fēng)荷載時(shí)程作用下的順風(fēng)向動(dòng)力響應(yīng)時(shí)程,并作頻譜分析.同時(shí)研究了頻域內(nèi)桅桿動(dòng)力響應(yīng)的計(jì)算方法,采用纖繩風(fēng)載、質(zhì)量團(tuán)集到其兩端的實(shí)用方法,對(duì)桅桿在觀察點(diǎn)作線性化;在一定頻率范圍,計(jì)算了脈動(dòng)風(fēng)荷載考慮空間相關(guān)性的譜密度矩陣,將

2、其作為隨機(jī)激勵(lì),在頻域內(nèi)對(duì)線性化后的桅桿算例模型作了隨機(jī)振動(dòng)功率譜分析,得到了桅桿桿身節(jié)點(diǎn)位移的均方響應(yīng)、功率譜.對(duì)時(shí)域內(nèi)桅桿纖繩與桿身連接節(jié)點(diǎn)板焊縫疲勞進(jìn)行了分析,推導(dǎo)了典型連接節(jié)點(diǎn)焊縫關(guān)鍵點(diǎn)組合應(yīng)力的計(jì)算表達(dá)式,以及考慮桿身扭轉(zhuǎn)時(shí),纖繩與節(jié)點(diǎn)板平面夾角的求解方法,進(jìn)而得到了該關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)程;通過(guò)雨流計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)出不同風(fēng)向、不同風(fēng)速下各應(yīng)力幅值的實(shí)際循環(huán)次數(shù);分別采用線性Miner累積損傷準(zhǔn)則和斷裂力學(xué)方法,以該工程實(shí)際桅桿使役期內(nèi)風(fēng)

3、速分布資料為基礎(chǔ),計(jì)算了該桅桿的疲勞壽命.討論了目前主要幾種疲勞可靠度分析模型,并采用累積損傷模型對(duì)該工程桅桿在一定使役期的疲勞可靠度作了計(jì)算.討論了頻域內(nèi)等效窄帶疲勞研究方法,分析了通過(guò)桿身與纖繩連接點(diǎn)位移響應(yīng)求得節(jié)點(diǎn)焊縫關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)力響應(yīng)的方法,利用已經(jīng)求得的桿身連接纖繩節(jié)點(diǎn)的位移響應(yīng),求得實(shí)例桅桿連接節(jié)點(diǎn)焊縫關(guān)鍵點(diǎn)組合應(yīng)力的均方響應(yīng)、功率譜.利用該應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算了頻域分析的該桅桿的疲勞壽命.通過(guò)引入三個(gè)對(duì)數(shù)正態(tài)分布隨機(jī)變量來(lái)考慮桅桿