基于MATLAB的Davenport风速谱谐波分析法风荷载模拟系统

资 源 简 介

本MATLAB系统采用谐波分析法模拟Davenport风速谱，生成具有目标功率谱特性的脉动风速时程数据，支持风荷载计算。通过输入结构体型系数、高度等参数，为风工程结构分析提供动态风荷载输入，适用于结构抗风设计与研究。

详 情 说 明

基于Davenport风速谱的谐波分析法风速时程与风载模拟系统

项目介绍

本项目实现了一个基于谐波叠加法的Davenport风速谱模拟系统，能够生成符合目标功率谱特性的脉动风速时程，并通过风压-风速转换计算得到结构表面动态风荷载。系统为高层建筑、大跨桥梁等风敏感结构的抗风设计和动力分析提供可靠的随机风荷载输入数据。

功能特性

• Davenport谱拟合：精确实现经典Davenport风速谱模型，考虑平均风速、湍流强度和地面粗糙度的影响
• 谐波叠加模拟：采用频率分段谐波叠加法生成具有指定统计特性的平稳高斯随机过程
• 风荷载计算：基于伯努利方程将风速时程转换为风压时程，并考虑结构体型系数和几何尺寸
• 结果验证：提供模拟谱与目标谱的对比分析，确保模拟结果的可靠性
• 统计分析：输出风速和风荷载的各类统计特征参数，包括均值、方差、极值等

使用方法

1. 参数设置：在配置文件中设置Davenport谱参数、模拟参数、结构参数和谐波参数
2. 运行模拟：执行主程序开始风速时程生成和风荷载计算
3. 结果分析：查看生成的时间序列数据、谱验证图和统计指标
4. 数据导出：获取可用于后续结构分析的风速和风荷载时程数据

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱（用于谱分析功能）
• 至少4GB内存（对于长时程或高分辨率模拟建议8GB以上）

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能流程，包括参数初始化、风速谱定义、谐波合成计算、风压转换、荷载求解以及结果验证与输出。该文件通过协调各算法模块完成从基本输入参数到最终风荷载时程的完整模拟过程，并生成相应的分析图表和统计报告。