[發明專利]基于風速和動響應測試的輸電塔結構風致安全性評估方法

在審

• 申請號: 202010466605.5
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111783326A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 程霄翔
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 冒艷

1.一種基于風速和動響應測試的輸電塔結構風致安全性評估方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)實測在役輸電塔的風場信息以及結構動力風致響應；

(2)生成作用在輸電塔塔體的真實風荷載時程；

(3)獲得包含結構損傷的高保真有限元模型；

(4)對包含有損傷的高保真有限元模型施加真實的動力風荷載，使用時程分析方法獲得整個結構各個時刻真實的全場應力分布；

(5)利用數值計算獲得的結構全場應力分布，采用Ditlevsen窄界限理論計算結構的風致動力可靠度，對強風環境下輸電塔結構的安全性進行實時評估。

2.根據權利要求1所述的基于風速和動響應測試的輸電塔結構風致安全性評估方法，其特征在于：所述步驟(1)中實測方法為：在塔體不同高度安裝的風速儀和加速度傳感器，同步獲取輸電塔的真實風場信息以及結構風致加速度響應。

3.根據權利要求1所述的基于風速和動響應測試的輸電塔結構風致安全性評估方法，其特征在于：所述步驟(2)中生成真實風荷載時程的方法，首先利用實測風場信息擬合出風速譜及空間相干函數；基于擬合獲得的風速譜及空間相干函數，利用四階AR模型生成真實的風荷載時程。

4.根據權利要求3所述的基于風速和動響應測試的輸電塔結構風致安全性評估方法，其特征在于：所述風速譜及空間相干函數的表達式如下：

Coh(n)＝exp(481.2Δy*n-2955Δz*n)

式中，S(n)為風速譜；k為von Karman常數；v₁₀為10m高度平均風速；n為頻率；Coh(n)為空間相干函數；Δy為兩點的橫風向間距；Δz為兩點的豎向間距。

5.根據權利要求1所述的基于風速和動響應測試的輸電塔結構風致安全性評估方法，其特征在于：所述步驟(3)中獲得包含結構損傷的高保真有限元模型的方法為：

a、利用分形維數方法處理實測結構加速度響應時程，獲得在役結構的分形維數曲線；

b、對比在役結構的分形維數曲線與竣工時無損結構的分形維數曲線，定位結構損傷；

c、基于實測結構加速度響應時程，采用EFDD、SSI等模態識別方法識別出在役輸電塔的動力特性；

d、將基于分型維數法判定的損傷構件的材料參數視為不確定參數，將實測結構動力特性視為優化目標，采用動力有限元模型修正的方法定量識別出結構損傷，進而建立包含結構損傷的高保真有限元模型。

6.根據權利要求5所述的基于風速和動響應測試的輸電塔結構風致安全性評估方法，其特征在于：所述步驟(4)中全場應力分布的獲得方法：對包含有損傷的高保真有限元模型施加真實的動力風荷載，使用時程分析方法獲得整個結構各個時刻真實的全場應力分布。