基于AR法的输电塔线体系风速时程模拟
基于AR模型的脉动风速时程模拟

的建立方式 , 并探讨了越来越受欢迎 的 自然景 区和 自然度 假 区的
此这类结 构 在风 荷 载 作用 下 的响 应 也越 来 越 受 科研 工 作 者 的 而对结构进行 风振时程分 析奠定了基础。
重视 。 1 线性 滤波 法 AR模 型模 拟基 本过 程 大 量实测资料表 明… , 风 速 基 本 上 是 随 时 间 和 空 间变 化 的 平
稳 随机 过程 , 主要包含 长周期 和短周期两 种成分 。在工程 实际应 用中, 瞬时风速 ( f ) 可看成 平均风 速 和脉动 风速 , 叠加, 对结
第4 1卷 第 2 7期 2 0 1 5年 9月
S HA NXI ARC HI T E C TU RE
山 西 建 筑
Vo 1 . 41 No. 27
S e p . 2 0 1 5
・3 3・
・
结 构
・抗 震
・
文章编号 : 1 0 0 9 — 6 8 2 5 ( 2 0 1 5 ) 2 7 — 0 0 3 3 — 0 3
1 3. 2 7.
参考文献 :
[ 1 ] Ma r c Mi c h e l A n g e l i l . C r o s s i n g D i s c i p l i n e s T h e C i t y w i t h o u t
E THZ.Oc t o b e r 1 9 9 7: 1 4 5 . 1 5 0 .
500kV输电钢管塔的风雨激励

摘 要:利用 ANSYS软件建立了500kV 狮洋至五邑送电线路 DZV674直线塔的有限元模型,研究了其动力特
性,获得了前10阶自振频率,基于 Kaimal脉动风速谱及 线 性 自 回 归 滤 波 器 法 (AR)模 拟 脉 动 风 速 时 程 原 理,
利用 Matlab软件得到模拟脉动风速谱,在此基础上完成 对 雨 荷 载 的 模 拟。并 采 用 时 程 分 析 法 分 析 了 风 单 独
· 160 ·
水 电 能 源 科 学 2012 年
态,自振频率与规范规定 的 [6] 公式较接近,表 明 该 模型合理可用。
2 风速时程和雨荷载的模拟
2.1 风 速 时 程 的 模 拟 (1)参 数 分 析。 本 文 采 用 Kaimal脉 动 风 速
中 图 分 类 号 :TM753
文 献 标 志 码 :A
风荷载在绝大多数情况下是输电塔的主要控 制 荷 载 ,在 风 对 输 电 塔 的 破 坏 过 程 中 ,尤 其 是 台 风 过境时还有雨荷载的参 与,如 澳 大 利 亚 超 过 90% 输电线路的破 坏 是 由 暴 风 雨 造 成 的[1];2000 年 7 月 21 日 吉 林 省 电 网 因 遭 受 龙 卷 风 、暴 雨 和 冰 雹 侵 袭造成10基500kV 输 电 塔 发 生 倒 塌[2];辽 宁 省 也 曾 有 风 雨 致 振 侧 倾 倒 塌 的 实 例 。 强 风 (雨 )作 用 下输电塔遭到破 坏 或 功 能 失 效 的 状 况 表 明,一 方 面对荷载作用机理和结构的动力响应问题的认识 尚不够充分;另一 方 面 是 现 行 设 计 理 论 仍 存 在 严 重缺陷,对结 构 防 灾 措 施 的 研 究 还 有 待 加 强。 目 前,关于风雨激振的研究较多,如吴小平 采 [3] 用 数 值模拟方法分析 了 低 矮 房 屋 风 雨 效 应,表 明 降 雨 产生 的 附 加 荷 载 对 房 屋 具 有 较 显 著 的 影 响; Kikuchi N 等[4]在 风 洞 试 验 条 件 下,考 虑 不 同 降 雨量的影响研究 了 特 定 截 面 导 线 的 气 动 阻 力;任 月明 结 [5] 合脉动风速模拟提出一种雨激励的 模 拟 方法,研究了在风 单 独 作 用 与 风 雨 共 同 作 用 下 的 输电塔体系的动 力 响 应,探 讨 了 雨 荷 载 对 输 电 塔 体系动力响应的影响。但目前关于输电塔线风雨 激励方面的研究 还 处 于 初 步 认 识 阶 段,还 不 能 为 设计提供 完 整 的 理 论 计 算 方 法 和 可 靠 的 技 术 参 数。鉴此,本文利用 ANSYS软件对500kV 狮洋 至五邑送电线路 DZV674直线塔做了风雨激励动 力响应分析。
基于风速和动响应测试的输电塔结构风致安全性评估方法[发明专利]
![基于风速和动响应测试的输电塔结构风致安全性评估方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1e3c23b3d5d8d15abe23482fb4daa58da0111c23.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010466605.5(22)申请日 2020.05.28(71)申请人 东南大学地址 211102 江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人 程霄翔 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204代理人 冒艳(51)Int.Cl.G06F 30/23(2020.01)(54)发明名称基于风速和动响应测试的输电塔结构风致安全性评估方法(57)摘要本发明公开了一种基于风速和动响应测试的输电塔结构风致安全性评估方法,包括如下步骤:实测在役输电塔的风场信息以及结构动力风致响应;生成作用在输电塔塔体的真实风荷载时程;获得包含结构损伤的高保真有限元模型;对包含有损伤的高保真有限元模型施加真实的动力风荷载,使用时程分析方法获得整个结构各个时刻真实的全场应力分布;利用数值计算获得的结构全场应力分布,采用Ditlevsen窄界限理论计算结构的风致动力可靠度,对强风环境下输电塔结构的安全性进行实时评估。
本发明以现场实测数据保障数值分析的真实性,并通过数值计算获得输电塔的全场应力分布,进而评估整个结构的风致动力可靠度,可以实时地给出在役输电塔结构风致失效概率。
权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 111783326 A 2020.10.16C N 111783326A1.一种基于风速和动响应测试的输电塔结构风致安全性评估方法,其特征在于:包括如下步骤:(1)实测在役输电塔的风场信息以及结构动力风致响应;(2)生成作用在输电塔塔体的真实风荷载时程;(3)获得包含结构损伤的高保真有限元模型;(4)对包含有损伤的高保真有限元模型施加真实的动力风荷载,使用时程分析方法获得整个结构各个时刻真实的全场应力分布;(5)利用数值计算获得的结构全场应力分布,采用Ditlevsen窄界限理论计算结构的风致动力可靠度,对强风环境下输电塔结构的安全性进行实时评估。
基于AR模型的风速时程模拟

关键词 :A 模型; R 风速时程; 空问相关性;OTA FR RN
OTA 随着 我 国经 济快 速发展 和 施工 工艺 的不 断进 步 , 各 F R R N语 言 编 制 了模 拟 空 间 点脉 动 风 速 时 程 的计 算 种 大型 、复杂 的高层 结构和 大跨 空 间结 构不 断兴 建 , 风 程 序 ,对 计 算 所 得 的风 速 时 程 进 行 快 速 傅 立 叶 变 换 FT, 以 荷载 已成 为结 构抗风 计算 、 防灾 减灾 分析 的重要 设计荷 (F ) 并把 获得 的功 率谱谱 与 目标功 率谱 进行 比较 , 载, 结构 风振 响应分析 研 究 日益 受 到学术 界和 工程 界 的 验证基 于 A R模 型风速 时程 模拟 的可行 性 。
^
研究与探讨
式中,
个数 ) L 1 + K 一2 ( 3) 2
( 1 式 )
^
1 × l … 1】 l M I , , r 1, lI l P r M r P T’
用。
5结论
【 考文 献】 参
[] 1 王星 华 . 土 固化 浆 液 在 地 下 工 程 中 的应 用 [] 北 京 : 国铁 粘 M. 中
() 1 粘土 固化 浆液 主要材 料是 粘土 ,可 以就 地取 材, 道 出版 社 ,9 8 19 . 水泥 、 水玻 璃用量 少, 因此材 料成 本低 。 [] 2 阮文 军 . 液基 本 性 能 与 岩 体 裂 隙注 浆 扩 散 研 究 []2 0 . 浆 D.03
后塑性 强度 增大, 既保证 了可 注性 , 又不会 扩散 太远 。 而
[] 吉林 工程技术师范学院学报, 0 8 2 (0 :2 6 J. 2 0 ,4 1) 6 — 4
基于AR法的输电塔风振响应时程分析

动风速时程 , 不需要针对特定结构 , 因此 更 具 一 般 性 . 借 助 于 计 算 机 的迅 速 普 及 和数 值 分 析 方 法 的深 入 研
究, 风 荷 载 的数 值 模 拟 理 论 研 究 成 果 丰 硕 ] , I a n n u z z i 等E 7 ] 针 对 高耸 塔 桅 结 构 用不 同方 法 获 得 的 风 速 时 程 作 用 下 的风 振 相 应结 果 作 出 比较后 ,建 议采 用 线 性 滤 波 法 的 自回 归 ( Au t o R e g r e s s i v e , A R) 方法_ 8 ] 模 拟 互 相关 的 多重 脉 动 风 速 时程 .
摘 要 : 采用 M A r L A B编 制 了基 于 A R 法 的风 荷 载 模 拟 程 序 , 以广 西 某 工 程 实 际 2 2 0 k V 输 电塔 为 对 象 . 用A N S Y S分 析 了 输 电塔 架 结 构 在 实 际 风 场 中不 同风 向角 的 振 动 响应 以及 不 同跨 度 下 时 程 分 析 和 规 范 计 算 两 者 1 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2 — 0 0 7 4 . 0 4
基 于 AR 法 的 输 电塔 风 振 响应 时程分 析
陈建 芳 a ' b , 陈家 豪 , 何 志
( 广 西 大学 a . 土木 建 筑 工 程 学 院 ; b . 工 程 防灾 与 结 构 安 全 教 育 部 重 点 实 验 室 , 广西 南 宁 5 3 0 0 0 4 )
塔 架 结 构 的抗 风 设 计 研 究提 供 了必要 的技 术 参 数 .
1 塔 架计 算模 型
采用 2 2 0 k V广西主干电网中工程实例输 电塔架模型 , 塔高 5 6 . 2m, 呼
基于AR模型模拟超高层建筑的脉动风速时程

基于AR模型模拟超高层建筑的脉动风速时程李春祥;都敏;韩兵康【期刊名称】《地震工程与工程振动》【年(卷),期】2008(28)3【摘要】风荷载是超高层建筑设计的主要荷载之一,而且通过风振时域分析可以更全面地了解超高层建筑风振响应特性,更直观地反映超高层建筑风致振动控制的有效性。
因此,本文使用线性滤波法即白噪声滤波法(white noise filtration method,WNFM)中的自回归(auto-regressive,AR)模型模拟超高层建筑的风速时程。
首先,考虑超高层建筑风速时程的时间和空间相关性,导出了四阶AR模型的参数表达式。
接着,基于AR模型模拟了一幢高度为200 m超高层建筑的风速时程。
最后,通过比较模拟风速功率谱、模拟自相关函数和互相关函数与目标风速功率谱、目标自相关函数和互相关函数的吻合程度,验证基于AR模型模拟超高层建筑风速时程的可行性。
【总页数】8页(P87-94)【关键词】超高层建筑;风荷载;风速时程;自回归模型;随机过程;模拟【作者】李春祥;都敏;韩兵康【作者单位】上海大学土木工程系,上海200072;同济大学土木工程学院,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU311【相关文献】1.基于AR模型的空间脉动风速时程模拟方法研究 [J], 赵海霞2.基于ARMA模型模拟高架桥的脉动风速时程 [J], 李春祥;谈雅雅;李锦华3.基于AR模型模拟的转体桥梁脉动风数时程 [J], 宋浩4.基于AR模型的大跨悬索桥脉动风速时程模拟 [J], 白泉;徐樊;杨少波5.基于线性滤波法的超高层建筑脉动风速时程模拟 [J], 常乐;郭小飞因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于AR模型方法的多维脉动风荷载时程的模拟

通过设 计好 的过滤 器 ,使 其输 出为具 有 给定谱 的 随机过 程 。该 法 占用 内存 少 ,计算 快捷 。近年来 ,线 性
滤波器 法 中 自 回归滑 动 平 均 模 型 ( uoersi v v r eMoes A t ges eMoeA ea d l,简 记 为 A M r v g R A) 和 自回归 模 型 ( uoersi o e ,简记 为 A A trg s eM dl e v s R) 被广 泛用 于描 述平稳 随机 过程 ,取得 了 良好 结果 。
Ⅳ() =C ‘ ( ) t nt
() 2
式 中,()= [ t ,:t , ,nf ] n()是 均 值为 0 方差 为 1且彼 此相 互 独立 的正 态 随机过 nt n () n() … a() ,if 、 程 , 12 … , ; i= ,, nC为 n阶下 三角矩 阵 , 通过 nxn阶协方差 矩 阵 R 的乔里斯 基 ( hlsy 解确 定 : C oek )分
收稿 日期 : 0 7—0 20 9—0 9 作者 简 介 : 建 平 ( 9 2一) 王 16 ,男 ,副 教 授 ,研 究 方 向 :结 构非 线 性 分 析 。
维普资讯
第 5期
王建 平 : 于 A 基 R模 型方法 的多 维脉动风荷载时程的模拟
p
( ,)= zt
u t A )+N() ( —k t t
() 1
式 中 , 间第 点坐标 , 空 =12 … ,; A ,, np为 R模 型阶数 ;t A 是模 拟 风速 时程 的时 间步长 ; 为 A R模 型
风电机组塔架的脉动风速时程模拟

风电机组塔架的脉动风速时程模拟叶赟;宫兆宇【摘要】In this paper, an autoregressive model(AR model) is used to simulate wind speed time series. e spectrum of simulated wind speed time series is found in agreement with the target spectrum, Davenport wind speed spectrum. Samples of the uctuating wind load on the nodes of a structure are obtained. Using the WAWS, the article builds an AR model to calculate the model order and edit a simulation program. rough the analysis on some wind turbines tower, the feasibility and e ciency of this simulation model is veri ed.% 本文简述了谐波合成法中的自回归模型(AR)模拟出给定风速功率谱的风速时程序列,并验证其与目标谱(Davenport谱)的一致性,从而得到作用在各节点的脉动风荷载时程样本的方法。
本文采用谐波合成法,建立了脉动风速时程的 AR 模型,编辑出脉动风速时程模拟程序,并对某风电机组塔架进行脉动时程分析,验证了该脉动风速时程模拟的可行性与有效性。
【期刊名称】《风能》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】6页(P72-77)【关键词】脉动风;数值模拟;自回归模型;风电机组塔架【作者】叶赟;宫兆宇【作者单位】内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,包头 014010;内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,包头 014010【正文语种】中文【中图分类】TM614高耸结构风荷载是结构设计时必须要考虑的一类重要的随机荷载,风振响应成为控制结构设计的重要因素。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
万方数据.170・水电能源科学其中x=[zl,z2,…,zM]TY=[y1,Y2,…,YM]Tz=[2l,施,…,ZM]T式中,(z;,y,,≈)为空间第i点坐标,i一1,2,…,M;P为AR模型阶数;At为模拟风速的时间步长;吵。
为AR模型自回归系数矩阵,k一1,2,…,P;Ⅳ(£)为独立随机过程向量。
根据风速时程假定,式(4)两边同时乘VT(X,Y,Z。
f_Jf△£),并求数学期望有:B(jz、t)=一∑%R[(歹一是)at-I(歹一1,2,…,户)(5)式中,R为pM×pM阶自相关Toeplitz矩阵。
则AR模型的正则方程为:脚=[尝]㈤其中lf,=[咖,亿,…,以]T式中,lf,为pM×M阶矩阵,咿为M×M阶方阵;RN为M×M阶方阵;q为(p一1)M×M阶矩阵;其元素全部为0。
AR模型阶数根据最小AIC准则确定M。
AIC函数为:AIC(p)一N19Z+2(p+1)(7)其中Z=2R(o)一R(N)式中,N为样本容量。
从一阶模型开始求AIC(p)的函数值,直至找到使其最小的户为止,一般取4"-5阶即可满足要求。
3算例3.1风速时程模型500kV栖霞一文登(昆嵛)送电工程直线塔为5D—SZl双回路直线塔,塔高66.4m,档距500m,建立三塔四线模型见图1。
基于Matlab软件编制脉动风速时程模拟程序,各参数分别为:①基本参数。
根据文献E7-1求得标准高度(10m)处平均风速为口l。
=29.665m/s,地面粗糙度系数k;0.005;②时间和频率参数。
时间步长0.1s,时程总长t=300s,初始频率0.01Hz,截止频率图1输电塔线模型Fig.1Transmissiontowerlinemode10Hz;③模型参数。
节点设置总数为78个,计算模型阶数p一4,表1为模型部分节点坐标值。
表1提取风速点坐标Tab.1Coordinateofextractedpointsm3.2风速时程分析(1)点l的脉动风速时程曲线见图2、风速模拟谱与目标谱拟合曲线见图3。
由图可看出,采用AR法编制程序模拟的脉动风速谱与采用Kaimal谱计算获得的目标谱拟合效果好。
f,s图2点1脉动风速时程曲线Fig.2Timehistorycurveoffluctuatingwindspeedofpoint1图3点1风速模拟谱与目标谱拟合曲线Fig.3Fittedcurveofsimulatedspectrumandtargetspectrumofpoint1(2)点l、6、14脉动风速时程曲线比较。
为便于比较,将点6、14的脉动风速值分别加20、40m/s,比较结果见图4。
由图可看出:①不同高度处脉动风速变化趋势相同,但各时刻的速度不同,表明脉动风速具有随机性;②随高度增大,平均风速变大,但脉动风的波动区间变小。
表明输电塔线图4点1、6、14脉动风速时程曲线Fig.4Timehistorycurveoffluctuatingwindspeedofpoint1-6,14万方数据第29卷第2期秦力等:基于AR法的输电塔线体系风速时程模拟体系脉动风振作用随高度增加而减弱。
(3)点26、30、78脉动风速时程曲线比较。
为便于比较,将点30、78的脉动风速值分别加20、40m/s,比较结果见图5。
由图可看出。
在高度不变时,各点的平均风速相同,但脉动风速不同,相位有差异,表明脉动风具有空间相关性。
b.脉动风具有空间相关性,两点之间距离越近相关性越强。
距离越远相关性越弱,且水平距离变化时相位亦有差别。
c.采用AR法模拟输电塔线体系的脉动风速时程。
结果表明该方法可行,在选择适当的时间步长方面值得进一步研究。
参考文献:1-13国家电力公司华东电力设计院,国家电力公司电力规划设计总院.1lO~500kV架空送电线路设计技术规程(DL/T5092—1999P)[S].北京:中国电力出版社,1999.[2]王之宏.风荷载的模拟研究[J].建筑结构学报,1994。
15(1):44—52.r3-]刘锡良,周颖.风荷载的几种模拟方法[J].工业建图5点26、30、78脉动风速时程曲线筑,2005,35(5)=81-84.Fig・5Timehi3’o‘yoffluctuatingwind[4]Dyrbyec,HansenSO.结构风荷载作用[M].薛素sPeedtoPo;“t26,30,78铎,李雄彦,译.北京:中国建筑工业出版社,2006.[53黄本才,汪从军.结构抗风分析原理及应用(第二4结语版)[M].上海:同济大学出版社,2008.[6]马文平,李兵兵,田红心,等.随机信号分析与应用a.脉动风在不同高度处的变化趋势基本相[M].北京:科学出版社,2006.同,随高度增加。
脉动风的波动区间逐步缩小,表[73中国建筑科学研究院,同济大学,建设部建筑设计明在输电塔线体系中,高处的脉动性质弱于低处院,等.建筑结构荷载规范(GB50009—2001)[s]・北的脉动性质。
京:中国建筑工业出版社・2002・WindSpeedTime-HistorySimulationfOrTransmissionLineSystemBasedonARMethodQINLil,YUANJunjJanl,LIXingyuan。
(1.SchoolofCivilEngineering,NortheastDianliUniversity,Jilin132012,China;2.ShandongLuxinRealEstateCompany,ji’nan250013,China)Abstract:BasedonthebasicpropertyoffluctuatingwindandtheprincipleofKaimalpowerspectrumandlinearfihe—ringmethod(AR)forsimulationtime-historyoffluctuatingwindspeed。
time-historysimulationprogramoffluctuatingwindspeedisdevelopedbyusingMatlahtoolbox.Taking500kVQixia—Wendeng(Kunyun)transmissionprojectforanexample,time-historyoffluctuatingwindspeedissimulated.Thecorrelationoffluctuatingwindintimeandspaceisana—lyzed.Theinstanceresultsshowthattheproposedmethodisaccurateandeffective.Keywords:transmissionlinesystem;ARmethod;turbulentwind;Kaimalpowerspectrum;spacecorrelation*枣*枣斗e斗e耳e斗e蚌皋*雠斗e斗e斗辜牛e斗e耳e斗e斗e斗e牛阜*e斗e斗e斗e斗g*馓斗辜*辜斗e膏e。
.鲁■台■枣■拳斗窜斗窜牛皋■e斗e斗台膏e斗e斗e斗窜斗窜牛e啊e(上接第122页)[4]电力工业部电力科学研究院.电力工业部武汉高压预防性试验规程(DL/T596—2006)Is].北京:中国电研究所,电力工业部西安热工研究院,等.电力设备力出版社,2007.AnalysisandTI・eatmentforDCWithstandVoltageandLeakageCurrentTestOfHytIrOgeneratorGUOLei(DepartmentofMechanicalandPowerEngineering,NanchangInstituteofTechnology,Nanchang330099’China)Abstract:InviewofproblemofDCleakagecurrentofexceedingstandardafteralterationofhydroturbinegeneratorsets,takingtheWujiangduHydropowerStationinGuizhouProvinceforanexample,theinsulationdefectsexistingingeneratorstatorwindingendisfoundbyaualysisofDCwithstandvoltageandleakagecurrenttest.Thenthetreatmentschemeisputforward.Keywords:statorwinding;DCwithstandvoltage;leakagecurrent;test;insulation}defeet;hydrogenerator万方数据基于AR法的输电塔线体系风速时程模拟作者:秦力, 袁俊健, 李兴元, QIN Li, YUAN Junjian, LI Xingyuan作者单位:秦力,袁俊健,QIN Li,YUAN Junjian(东北电力大学建筑工程学院,吉林,吉林,132012), 李兴元,LI Xingyuan(山东鲁信房地产投资开发有限公司,山东,济南,250013)刊名:水电能源科学英文刊名:WATER RESOURCES AND POWER年,卷(期):2011,29(2)本文链接:/Periodical_sdnykx201102054.aspx。