桅杆结构由于长细比过大的特点,致使其对风荷载过于敏感,容易出现失稳破坏,如果可以准确知道作用于桅杆结构上的推力情况便能够有效减少破坏事故的发生,大连船舶重工集团正着手为VLCC开发一款拥有自主知识产权的风帆系统,依托此项目的子课题,基于桅杆结构进行推力反演系统的研究,实现对桅杆结构作用推力的实时反演。基于线弹性小变形假设,本文提出了一种依据桅杆监测点数据的高精度推力反演算法,本文主要从数值模拟和实验两方面对桅杆结构推力反演系统进行研究,主要研究内容与结论如下:(1)采用ABAQUS有限元分析软件进行标定模拟,得到模型单位载荷与测点应变响应之间的模拟关系矩阵B_(simu)。设计缩尺比模型实验,各工况下电阻应变片测点与FBG应变传感器测点数据均与模拟数据接近,利用B_(simu)按照算法进行推力反演,两类传感器结果为:F_x误差百分比最大为20%,因其实验值本身较小,绝对误差量最大仅为2kN,考虑监测仪器最小分辨率影响,F_x分量反演精度良好;F_y误差百分比最大为5%,角度θ最大仅相差3°,综合三项指标误差分析,反演算法具备一定的有效性、准确性。(2)桅杆结构由于船体横摇产生惯性力引起监测点相应的动态响应,提出基于物理学牛顿第二定律F=m×a积分的方法推导得出模型所受惯性力。设计冲击力锤实验,对监测得到的加速度数据进行希尔伯特—黄变换处理,提取主要特征信号进行分析,发现基于有限测点的加速度外推,二次曲线外推模型误差最小,仅为-3%,采用二次曲线外推模型与希尔伯特—黄变换处理方法可以成功推导桅杆模型整体加速度曲线方程。(3)冲击力锤激励下的应变测点动态响应难以捕捉,采用ABAQUS数值模拟代替,对模型同时施加静载与动态激励,取动态激励结束后模型稳定有阻尼振荡阶段数据进行分析,将横摇动态荷载数值减小了83.6%,提高了桅杆结构推力反演系统的精度。