[發(fā)明專利]寒冷地區(qū)輸電鐵塔疲勞壽命預(yù)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710481085.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN107292032A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程峰;周楠;胡常勝;吳海洋;覃偉平;徐彬;徐玉波;王金鎖;李俊;岳華剛;包永忠;郭念;褚忠凱;李亞;單強(qiáng);謝文;李洋;康建國(guó);徐世玉;劉輝;殷飛;胡亞芳;馮衡;曾二賢;白強(qiáng);夏謙;王松濤;王亞東;趙沖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)新疆電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國(guó)網(wǎng)新疆電力公司;國(guó)家電網(wǎng)公司;中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42104
• 代理人: 陳家安

1.寒冷地區(qū)輸電鐵塔疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)隨機(jī)風(fēng)荷載譜的確定：對(duì)寒冷地區(qū)的平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和模擬，得到該寒冷地區(qū)10m高10min平均風(fēng)速分布圖和脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線，然后，將平均風(fēng)速分布圖上各點(diǎn)的平均風(fēng)速加到脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線上，即可得到各點(diǎn)所承受的瞬時(shí)風(fēng)速，并將瞬時(shí)風(fēng)速轉(zhuǎn)化為風(fēng)荷載，得到風(fēng)荷載時(shí)程，各點(diǎn)的風(fēng)荷載加載于輸電鐵塔，作為外部輸入條件。

2)輸電鐵塔疲勞危險(xiǎn)部位的確定：利用步驟1)得到的風(fēng)荷載時(shí)程對(duì)輸電鐵塔進(jìn)行有限元分析，然后根據(jù)輸電鐵塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并結(jié)合有限元分析結(jié)果，確定輸電鐵塔結(jié)構(gòu)的疲勞危險(xiǎn)部位；

3)輸電鐵塔風(fēng)振作用下的動(dòng)力分析：將步驟1)得出的風(fēng)荷載時(shí)程加到輸電鐵塔的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行時(shí)程計(jì)算，然后，對(duì)步驟2)中疲勞危險(xiǎn)部位進(jìn)行應(yīng)力分析得到其應(yīng)力譜，并提取不同風(fēng)荷載作用下的應(yīng)力時(shí)程曲線和應(yīng)力幅水平；

4)雨流計(jì)數(shù)法分析：根據(jù)步驟3)中不同風(fēng)荷載作用下的應(yīng)力時(shí)程曲線，利用雨流計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)步驟2)中疲勞危險(xiǎn)部位的應(yīng)力幅和各個(gè)應(yīng)力幅出現(xiàn)的次數(shù)；

5)低溫下S-N曲線的確定：根據(jù)步驟4)得到的步驟2)中疲勞危險(xiǎn)部位的應(yīng)力幅，通過等應(yīng)力幅試驗(yàn)獲得步驟2)中疲勞危險(xiǎn)部位在低溫下的S-N曲線；

6)低溫疲勞壽命的確定：應(yīng)用Miner線性累積損傷理論并根據(jù)步驟5)中S-N曲線上疲勞危險(xiǎn)部位在低溫下破壞時(shí)的循環(huán)次數(shù)和步驟4)中疲勞危險(xiǎn)部位的各個(gè)應(yīng)力幅出現(xiàn)的次數(shù)，得到步驟3)中不同風(fēng)荷載下的應(yīng)力幅水平所產(chǎn)生的損傷率，并對(duì)該損傷率進(jìn)行累積，當(dāng)累積損傷率達(dá)到1時(shí)，疲勞危險(xiǎn)部位失效，然后，根據(jù)疲勞危險(xiǎn)部位的全年累積損傷率即可獲得疲勞危險(xiǎn)部位的低溫疲勞壽命。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寒冷地區(qū)輸電鐵塔疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟1)中脈動(dòng)風(fēng)的模擬采用改進(jìn)的Iwatani線性回歸濾波器法。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的寒冷地區(qū)輸電鐵塔疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟2)中的疲勞危險(xiǎn)部位為危險(xiǎn)受拉構(gòu)件和焊縫。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寒冷地區(qū)輸電鐵塔疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟4)中雨流計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)的過程包括：數(shù)據(jù)壓縮處理、循環(huán)數(shù)據(jù)提取和雨流計(jì)數(shù)法程序編寫；

所述數(shù)據(jù)壓縮處理包括等間隔采樣、偽讀數(shù)的排除、峰谷值檢測(cè)和無效幅值去除；

所述循環(huán)數(shù)據(jù)提取是根據(jù)偏態(tài)波形分一次雨流計(jì)數(shù)、對(duì)接和二次雨流計(jì)數(shù)完成；

所述雨流計(jì)數(shù)法程序編寫采用MATLAB軟件進(jìn)行編寫，其包括八個(gè)子程序和一個(gè)調(diào)用程序。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寒冷地區(qū)輸電鐵塔疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟5)中等應(yīng)力幅試驗(yàn)由MTS電液伺服試驗(yàn)機(jī)與低溫試驗(yàn)箱協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)，且等應(yīng)力幅試驗(yàn)采用的板件材質(zhì)和焊件材質(zhì)均為Q420B或Q420C，等應(yīng)力幅試驗(yàn)中板件和焊件所處的低溫溫度為0～-30℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寒冷地區(qū)輸電鐵塔疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟5)中S-N曲線通過冪函數(shù)公式表達(dá)；所述冪函數(shù)公式為：S^mN＝C，其中，S為應(yīng)力幅，N為試件破壞時(shí)循環(huán)次數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寒冷地區(qū)輸電鐵塔疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：當(dāng)所述板件材質(zhì)為Q420B，溫度為-15℃時(shí)，所述冪函數(shù)公式中m為3.064，C為3.995×10¹³；

當(dāng)所述板件材質(zhì)為Q420B，溫度為-30℃時(shí)，所述冪函數(shù)公式中m為3.136，C為6.611×10¹³；

當(dāng)所述板件材質(zhì)為Q420C，溫度為-15℃時(shí)，所述冪函數(shù)公式中m為3.523，C為7.117×10¹⁴；

當(dāng)所述板件材質(zhì)為Q420C，溫度為-30℃時(shí)，所述冪函數(shù)公式中m為2.634，C為3.388×10¹²；

當(dāng)所述焊件材質(zhì)為Q420B，溫度為-15℃時(shí)，所述冪函數(shù)公式中m為3.317，C為4.356×10¹²；

當(dāng)所述焊件材質(zhì)為Q420B，溫度為-30℃時(shí)，所述冪函數(shù)公式中m為2.908，C為6.272×10¹¹；

當(dāng)所述焊件材質(zhì)為Q420C，溫度為-15℃時(shí)，所述冪函數(shù)公式中m為3.916，C為4.845×10¹³；

當(dāng)所述焊件材質(zhì)為Q420C，溫度為-30℃時(shí)，所述冪函數(shù)公式中m為4.124，C為1.477×10¹⁴。