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膜結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)研究現(xiàn)狀

膜結(jié)構(gòu)大跨、輕柔、大變形、非線性、造型復(fù)雜等特點(diǎn)，給膜結(jié)構(gòu)風(fēng)振分析帶來(lái)了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的風(fēng)振分析方法對(duì)此類結(jié)構(gòu)不再適用，國(guó)內(nèi)外對(duì)膜結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的分析研究尚處于起步階段。

膜結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)研究的方法包括現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、隨機(jī)振動(dòng)分析、風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值風(fēng)洞。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法最為直接，可以得到真實(shí)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，并目可以對(duì)試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。隨機(jī)振動(dòng)分析方法包括頻域方法和時(shí)域方法，其中頻域法概念清楚、計(jì)算簡(jiǎn)單伯在計(jì)算中無(wú)法考慮非線性對(duì)結(jié)構(gòu)風(fēng)振的影響。時(shí)域法適用范圍較廠，可以者慮結(jié)構(gòu)的非線性，具有較高的計(jì)算精度，因此被廠泛應(yīng)用：在應(yīng)用該方法前首先需要借助風(fēng)洞試驗(yàn)或計(jì)算機(jī)模擬得到風(fēng)時(shí)程樣本，然后將風(fēng)時(shí)程加載到結(jié)構(gòu)上在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行求解，最后對(duì)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析獲得結(jié)構(gòu)風(fēng)振特性。應(yīng)用風(fēng)洞試驗(yàn)法進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)振研究分為兩種思路，一種采用剛性模型，獲得結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓分布后結(jié)合隨機(jī)振動(dòng)時(shí)域法獲得結(jié)構(gòu)響應(yīng)，另一種是采用氣彈模型，直接測(cè)得結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載和風(fēng)振響應(yīng)。氣彈模型要滿足動(dòng)力相似條件，而且還需要對(duì)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，技術(shù)難度較大。運(yùn)用數(shù)值風(fēng)洞方法研究膜結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)，一種可以采用剛性模型，選用合適的瑞流模型在進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)繞流分析后獲得結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載，結(jié)合隨機(jī)振動(dòng)分析法進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)分析：另一種為流固耦合模擬，可以直接獲得風(fēng)荷載下結(jié)構(gòu)的位移信息。流固耦合模擬對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求高，目前結(jié)構(gòu)與風(fēng)場(chǎng)的耦合計(jì)算中耦合邊界數(shù)據(jù)傳、瑞流模擬等問題尚需要進(jìn)一步研究解決。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在索膜結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)方面做了大量的探索和研究。