【技术实现步骤摘要】
一种大长细比连续结构的风致振动分析方法
本专利技术涉及桥梁抗风
，具体涉及一种大长细比连续结构的风致振动分析方法。
技术介绍
目前，对结构进行风致振动的分析方法主要有理论分析、风洞试验和数值模拟。为了研究流场和结构的相互作用，理论分析方法假定了作用在结构上的气动力近似表达式，其参数需通过风洞试验获取。风洞实验方法所得的结果比较真实可信，是理论分析和数值模拟方法的基础，是目前大长细比的连续结构风致振动研究最主要的手段。但风洞实验费用高、耗时长，流场显示难度较大，需要专门的设备。数值模拟方法是直接建立数值仿真模型进行计算，可以直接计算耦合作用下的气动力，不需要采用气动力的近似表达式。但是，现有的数值模拟分析方法是基于结构受力分析与计算流体动力学两套独立的计算软件，需要分别建立两个独立的计算模型，利用结构表面网格作为流固交界面，交换、传递计算数据。大型商业通用软件的计算过程要占用大量计算机资源，系统负荷大，计算时间长，且不能适应体型巨大、外型复杂且具有大长细比的土木工程结构风致振动的分析需要。专利技术...
【技术保护点】
1.一种大长细比连续结构的风致振动分析方法，其特征在于，其包括步骤：/n将大长细比连续结构沿其长度方向划分为若干个节段，建立由该若干个节段组成的质体多自由度系统，构造质体多自由度系统的动力学分析模型；/n根据质体多自由度系统的分段形态，建立计算流体动力学CFD计算模型，划分各节段的表面网格和流体计算域网格；/n依据质体多自由度系统的动力学分析模型，构建所述动力学分析模型的运动微分方程解算模块；/n对所述质体多自由度系统进行模态分析，构建质体多自由度系统的运动微分方程、质体多自由度系统的正则变换矩阵；/n在给定风速下，对CFD计算模型进行空气动力时程分析，调用解算模块求解质体...
【技术特征摘要】
1.一种大长细比连续结构的风致振动分析方法，其特征在于，其包括步骤：
将大长细比连续结构沿其长度方向划分为若干个节段，建立由该若干个节段组成的质体多自由度系统，构造质体多自由度系统的动力学分析模型；
根据质体多自由度系统的分段形态，建立计算流体动力学CFD计算模型，划分各节段的表面网格和流体计算域网格；
依据质体多自由度系统的动力学分析模型，构建所述动力学分析模型的运动微分方程解算模块；
对所述质体多自由度系统进行模态分析，构建质体多自由度系统的运动微分方程、质体多自由度系统的正则变换矩阵；
在给定风速下，对CFD计算模型进行空气动力时程分析，调用解算模块求解质体多自由度系统的运动微分方程，获取连续结构与流场的动态变化过程。
2.如权利要求1述的大长细比连续结构的风致振动分析方法，其特征在于，所述连续结构划分的节段数大于固有频率的阶数，且由期望展示的连续结构固有振型数决定，所述解算模块的解算规模由节段数和固有频率的阶数决定；
所述构造正则变换矩阵具体包括：
根据节段数和固有频率的阶数，构造各节段水平弯曲的正则变换矩阵、竖向弯曲的正则变换矩阵、以及绕连续结构形心轴旋转的正则变换矩阵。
3.如权利要求1所述的大长细比连续结构的风致振动分析方法，其特征在于，所述获取连续结构与流场的动态变化过程，具体包括：
通过自定义函数UDF，模拟各节段每个时间步的结构变形，计算各节段在每个时间步长里，由各节点所在截面形心的位移产生的第一水平坐标增量和第一竖直坐标增量，以及由节点所在截面相对截面形心转动产生的第二水平坐标增量和第二竖直坐标增量；
所述第一水平坐标增量与第二水平坐标增量之和为各节点的水平坐标增量；
所述第一竖直坐标增量与第二竖直坐标增量之和为各节点的竖直坐标增量。
4.如权利要求3所述的大长细比连续结构的风致振动分析方法，其特征在于，所述自定义函数包括各节段运动函数；
所述方法还包括：
对各节段进行排序，并将其分为首节段、多个中间节段和末节段；
按功能和使用顺序，建立首节段运动函数、多个中间节段运动函数和末节段运动函数，并将各节段的运动函数与各节段的序号一一对应。
5.如权利要求4所述的大长细比连续结构的风致振动分析方法，其特征在于，求解质体多自由度系统的运动微分方程，具体包括：
在首节段运动函数，获取所述连续结构的结构动力特性...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘晓民，周君嵩，汪胜义，詹昊，谢波，吴江辉，毛利群，袁毅，张先蓉，吴阳，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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