[發明專利]基于拓撲優化的變壓器箱體阻尼減振方法、系統及介質

在審

• 申請號: 201910911261.1
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110688795A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 曹浩;張萬福;吳曉文;胡勝;盧鈴;彭繼文
• 申請（專利權）人: 國網湖南省電力有限公司;國網湖南省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 43008 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 譚武藝

1.一種基于拓撲優化的變壓器箱體阻尼減振方法，其特征在于實施步驟包括：

1)對變壓器箱體需貼敷的阻尼材料的有限元模型進行三維網格劃分為阻尼單元；

2)提取結構應變能并得到復合結構損耗因子；

3)建立拓撲優化模型；

4)基于拓撲優化模型進行靈敏度分析；

5)刪除靈敏度絕對值較小的阻尼單元；

6)判斷是否滿足材料用量約束，如果滿足約束則退出，否則跳轉執行步驟2)。

2.根據權利要求1所述的基于拓撲優化的變壓器箱體阻尼減振方法，其特征在于，步驟1)中的變壓器箱體需貼敷的阻尼材料為阻尼層-基層復合的雙層結構，所述進行三維網格劃分為阻尼單元具體是指針對阻尼層、基層分別進行三維網格劃分得到阻尼單元，并分別設定各自的阻尼單元的屬性。

3.根據權利要求1所述的基于拓撲優化的變壓器箱體阻尼減振方法，其特征在于，步驟2)中提取結構應變能并得到復合結構損耗因子時得到復合結構損耗因子的函數表達式如下式(1)所示：

η＝ΔU_d/U (1)

上式中，η為復合結構損耗因子，ΔU_d為阻尼層損耗的能量，U為總應變能。

4.根據權利要求1所述的基于拓撲優化的變壓器箱體阻尼減振方法，其特征在于，步驟2)中提取結構應變能并得到復合結構損耗因子具體是指通過采用有限元分析軟件進行模態分析提取結構應變能并得到復合結構損耗因子，且采用有限元分析軟件進行模態分析時具體是指對應力與位移的關系方程進行求解得到模態頻率ω和總振型{δ}，其中應力與位移的關系方程如下式(2)所示；

{σ}＝[D]{B}{δ}^e (2)

上式中，{σ}為單元內任一點應力列陣，[D]為彈性矩陣，[B]為幾何矩陣，{δ}^e是節點位移列陣。

5.根據權利要求4所述的基于拓撲優化的變壓器箱體阻尼減振方法，其特征在于，步驟2)之前還包括確定應力與位移的關系方程的步驟，詳細步驟包括：

步驟1、針對有限元建模得到的阻尼材料模型，假設各層位移滿足協調關系，平行于板中面的各層面之間無擠壓，材料為均勻的、線彈性的和各向同性的，則單元內的位移插值函數如下式(3)所示，位移與應變關系式如下式(4)所示，應力與應變間的關系如下式(5)所示；

{f}＝[N]{δ}^e (3)

上式中，{f}是單元內任一點位移列陣，[N]是形函數矩陣；

{ε}＝[B]{δ}^e (4)

上式中，{ε}為單元內任一點應變列陣；

{σ}＝[D]{ε} (5)

步驟2、根據式(5)代入式(4)確定應力與位移的關系方程如式(2)所示。