(19)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 202211077275.6 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 付兴　杜文龙　李宏男　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01M 7/02(2006.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种二维紊流风激励下长索结构抖振响应 的计算方法 (57)摘要 本发明属于长索结构抗风防灾技术领域， 公 开了一种二维紊流风激励下长索结构抖振响应 的计算方法。 本发明可准确评估二维紊流风引起 的长索结构空间随机不平衡动张力， 以参数化的 形式揭示动张力荷载的形成机制， 具有很强的新 颖性； 本发 明给出了二维紊流风激励下长索结构 抖振响应的功率谱密度函数， 可从统计角度快速 地评估各类 响应的大小， 这对改进当前的等效静 风荷载设计理论 以及长索结构的风效应评估理 论具有重要意义， 具有很强的创造性； 本发明实 施简单， 无需大量的迭代计算， 具有很高的分析 效率和计算精度， 在输电线路、 大跨空间结构等 行业具有十分良好的应用前景， 具有广泛的适用 性。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115455685 A 2022.12.09 CN 115455685 A 1.一种二维紊流 风激励下长索结构抖振响应的计算方法， 其特 征在于， 步骤如下： 步骤一： 确定 长索结构抖振响应的平均分量 以初始状态为基准， 采用索结构方程确定长索结构在水平和竖向平均风联合作用下产 生的位移； 水平位移和竖向位移分别如下 所示： 式中， T0和T1分别为长索结构在初始状态和平均风状态中的纵向张力； q为长索结构单 位长度的重量； L为导线的水平跨度； 和 分别为水平和竖向 的平均风压； x ′和x″是二重 积分的积分变量； 进一步地， 采用式(3)至式(6)求 解平均风联合作用下的纵向张力T1： 式中， δ1、 δ2和 δ3均为与平均风压有关的常数； EA 代表长索结构的抗拉刚度； 步骤二： 确定 长索结构抖振响应的脉动分量 长索结构抖振响应的脉动分量R(t)根据式(7)计算： 式中， n为 风荷载模拟点的个数， i为 风荷载模拟点编号， 它是从 1到n的正整数； 和 分别为水平和竖向的脉动风力； 和 分别为水平和竖向的影响线函数， 上标 R取h、 w和v， 分别代表脉动纵向张力、 脉动水平位移和脉动竖向位移在水平和竖向的影响线 函数； xi代表脉动风作用点； xi点处脉动纵向张力h的影响线函数如下： 式中， c0是初始状态 中导线两端的竖向高差； y是长索结构在水平和竖向平均风联合作权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455685 A 2用下的竖向坐标； xi点处脉动水平位移w的影响线函数如下： xi点处脉动竖向位移v的影响线函数如下： 步骤三： 确定抖振响应的功率谱密度函数 基于维纳 ‑辛钦定理， 得到抖振响应的功率谱密度函数如下： 式中， n为风荷载模拟点个数， 下标k和j均为风荷载模拟点的编号， 它们是从1到n的正 整数； xk和xj均为脉动风的作用点； 和 分别为水平和竖向的平均 风速， ψ为二者间 的夹 角； SH,H和SV,V分别为水平和竖向脉动风 自谱； SH,V和SV,H为水平和竖向脉动风互谱； Ss(f)为 中间计算 参数； ρ 为空气密度； d为 导线直径； μs为导线体型系数。 2.根据权利要求1所述的一种确定二维紊流风致长索结构抖振响应的方法， 其特征在 于， 在计算抖振响应功 率谱密度时， 在频率低于10％截止频率时对频率进 行密集采样， 频率 增量为5/2048Hz； 在频率高于10％截止频率时对频率进行稀疏采样， 频率增量为500/ 2048Hz。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455685 A 3