[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

本發明公開了一種基于拓撲優化的變壓器箱體阻尼減振方法、系統及介質，本發明方法包括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，提取結構應變能并得到復合結構損耗因子，建立拓撲優化模型，基于拓撲優化模型進行靈敏度分析，刪除靈敏度絕對值較小的阻尼單元，判斷是否滿足材料用量約束，如果滿足約束則退出，否則跳轉至繼續進行模態分析及其后續步驟直至結束。本發明能夠在保證優化前后動力學特性的變化在允許范圍內、達到在控制阻尼材料用量的情況下提高變壓器減振阻尼結構減振效果的目的，具有計算效率高、能有效減少阻尼材料的用量，降低成本，減小減振結構本身的重量等優點。

技術領域

本發明涉及變壓器箱體的減振降噪技術，具體涉及一種基于拓撲優化的變壓器箱體阻尼減振方法、系統及介質，適用于各種結構形式的變壓器箱體，可在控制振動的同時提高阻尼材料的減振效果，為工程應用提供理論依據。

背景技術

目前從變壓器鐵芯、繞組、冷卻系統等采取措施降低噪聲是變壓器最為主要的技術手段，但采用這些措施往往受到經濟成本制約而難以進一步提高。在現有的結構工藝前提下，僅采用性能優良的硅鋼片和降低磁通量來降低變壓器本體噪聲，會造成變壓器的性價比下降；而且通過改進鐵芯、繞組本身材料、工藝、結構來降低噪聲已經非常困難、相對技術要求更高。

變壓器器身振動傳播主要通過器身夾件的墊腳和絕緣油兩條途徑傳至油箱表面，因此，有效抑制器身振動傳播和油箱振動是降低變壓器運行噪聲的重要手段。近年來，粘彈性阻尼材料廣泛應用于各種機械結構的減振降噪，在機械薄壁板件表面敷設粘彈性阻尼材料可以得到很明顯的減振降噪效果，這是由于粘彈性阻尼材料具有良好的隔聲、吸聲、減振的特性，可以明顯減少振動和噪聲的傳遞，達到減振降噪的目的。

由于敷設阻尼材料不可避免的增加結構質量和成本，所以在控制阻尼材料用量的情況下，提高阻尼結構的減振效果就顯得十分重要。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種基于拓撲優化的變壓器箱體阻尼減振方法、系統及介質，本發明能夠在保證優化前后動力學特性的變化在允許范圍內、達到在控制阻尼材料用量的情況下提高阻尼結構的減振效果的目的，具有計算效率高、能有效減少阻尼材料的用量，降低成本，減小減振結構本身的重量等優點。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于拓撲優化的變壓器箱體阻尼減振方法，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)。

可選地，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。

可選地，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。