[发明专利]一种大跨度屋盖结构脉动风致响应计算的块里兹向量生成方法

摘要

一种大跨度屋盖结构脉动风致响应计算的块里兹向量生成方法，本发明涉及大跨度屋盖结构风振响应计算的方法。本发明是要解决传统的模态叠加法计算大跨度屋盖结构脉动风致响应效率低的问题。该方法：首先利用风洞实验测量或者数值模拟方法获得大跨度房屋盖表面的脉动风压向量，接着计算风压列向量的协方差矩阵，再对协方差矩阵进行本征正交分解求出特征值和正则化的特征向量，然后计算风压向量在轴上的投影，再提取脉动风压场空间分布形态和荷载模式中心频率，生成初始块里兹向量，再在块里兹向量循环迭代过程中采用模态参与因子以及截断误差选取块里兹向量数，得到块里兹向量。本法可实现风致响应的高效计算，用于随机风压场简化分析计算中。

主权项

1.一种大跨度屋盖结构脉动风致响应计算的块里兹向量生成方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：步骤一：利用风洞实验测量或者数值模拟方法获得大跨度房屋盖表面的t时刻脉动风压向量p₁(t)，p₂(t)，……，p_i(t)，……，p_N(t)，其中p_i(t)为t时刻的、结构第i自由度上的风压向量，N为结构的自由度数；把脉动风压向量表示成风压列向量{p(t)}的形式，即{p(t)}＝{p₁(t)，p₂(t)，……，p_i(t)，……，p_j(t)，……，p_N(t)}^T，同时提取结构刚度矩阵[K]和质量矩阵[M]；步骤二：计算风压列向量{p(t)}的协方差矩阵[c]，协方差矩阵[c]的元素i＝1，2，…，N；j＝1，2，…，N；步骤三：对协方差矩阵[c]进行本征正交分解，利用[c]{υ}_n＝λ_n{υ}_n(n＝1，2，…，N)求出协方差矩阵[c]的特征值λ₁、λ₂、……、λ_i、……、λ_N和正则化的特征向量{υ}₁、{υ}₂、……、{υ}_i、……、{υ}_N；正则化的特征向量为本征模式；再根据(n＝1，2，…，N)，计算风压向量在轴上的投影a₁(t)、a₂(t)、……、a_i(t)、……、a_N(t)；即求出了与时间相关的主坐标a_n(t)；步骤四：以步骤三计算出的本征模式{υ}₁、{υ}₂、……、{υ}_i、……、{υ}_N和主坐标a₁(t)、a₂(t)、……、a_i(t)、……、a_N(t)，将风压列向量{p(t)}用本征模态和主坐标表示，即{p(t)}=Σi=1Nai(t){υ}i;]]>步骤五：用本征模态{υ}₁，{υ}₂，……，{υ}_k，……，{υ}_m表示脉动风压场的m(m≤N)个荷载空间分布模式，对主坐标a₁(t)、a₂(t)、……、a_i(t)、……、a_m(t)进行功率谱分析，其曲线峰值所对应的频率即为脉动风压荷载模式的中心频率ω₁，ω₂，……，ω_k，……，ω_m；步骤六：利用步骤六获得的m个多荷载模式{υ}₁，{υ}₂，…，{υ}_m及荷载模式中心频率ω₁，ω₂，……，ω_k，……，ω_m，根据k＝1，……，m获得初始迭代向量其中[K]和[M]为步骤一中所述的刚度矩阵和质量矩阵；步骤七：计算其中步骤八：按计算模态参与因子p₁₁，式中{s}1=([K]-ω12[M])-1{υ}1;]]>步骤九：判断模态参与因子p₁₁是否小于等于0.05，如果是，则获得块里兹向量结束；如果否，执行步骤十；步骤十：令k＝2；步骤十一：计算再计算步骤十二：按计算模态参与因子，式中{s}k=([K]-ωk2[M])-1{υ}k;]]>步骤十三：判断模态参与因子p_1k是否小于0.05，如果是，组合获得块里兹向量结束；如果否，执行步骤十四；步骤十四：判断k＝m是否成立，如果否，令k＝k+1，执行步骤十一；如果是，执行步骤十五；步骤十五：令i＝2；步骤十六：令h＝1；步骤十七：计算步骤十八：计算其中步骤十九、判断模态参与因子p_ih是否小于等于0.05，如果是，组合获得块里兹向量结束；如果否，执行步骤二十；步骤二十：判断h＝m是否成立，如果否，则令h＝h+1，执行步骤十七；如果是，执行步骤二十一；步骤二十一：令i加1；步骤二十二：令h＝1；步骤二十三：计算步骤二十四：计算其中步骤二十五：判断模态参与因子p_ih是否小于等于0.05，如果是，组合获得块里兹向量结束；如果否，执行步骤二十六；步骤二十六：判断h＝m是否成立，如果否，则令h加1，执行步骤二十三；如果是，执行步骤二十七；步骤二十七：判断i＝N是否成立，如果否，则令i加1，执行步骤二十三；如果是，组合获得块里兹向量