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.通過引入三個(gè)對數(shù)正態(tài)分布隨機(jī)變量來考慮桅桿