[發明專利]一種不同風壓等級下的動力學響應有限元分析法

在審

• 申請號: 202210578886.2
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN115146495A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 高凱;陳欽柱
• 申請（專利權）人: 海南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F30/13;G06F111/04;G06F113/08;G06F113/16;G06F119/14
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

1.一種不同風壓等級下的動力學響應有限元分析法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：進行高斯風場時間歷程模擬與非高斯風場時間歷程轉換；

步驟2：建立不同風壓等級的風載荷，并根據所述非高斯風場時間歷程確定導線、桿塔的風載荷；

步驟3：根據鐵塔以及架空導線的物理結構，建立塔線體系的線體模型；

步驟4：根據鐵塔以及架空導線的尺寸定義所述線體模型的材料參數；

步驟5：對所述線體模型選擇瞬態分析模塊；

步驟6：對所述線體模型定義約束，并劃分網格，施加步驟2所述載荷；

步驟7：對所述瞬態分析模塊中的求解器進行設置；

步驟8：處理所述瞬態分析模塊的結果得到導線變形、速度、加速度曲線與不同風壓等級下導線變形圖。

2.根據權利要求1所述的一種不同風壓等級下的動力學響應有限元分析法，其特征在于，在步驟1中，進行高斯風場時間歷程模擬與非高斯風場時間歷程轉換具體為：

通過線性濾波法構建AR模型，得到高斯風場，當輸入為高斯白噪聲時，輸出高斯風場，其中AR模型表示為：

對于任意的平穩高斯隨機序列，AR模型的輸出也表示為：

式中，y(n)是輸出過程，ω(n)是零均值白噪聲輸入，q是AR分量的階數，a_k是模型的參數；

建立潛在高斯隨機過程與非高斯隨機過程的JT模型，將所述AR模型得到的高斯風場轉換為非高斯風場，得到非高斯風場的時間歷程，所述JT模型包括三個單調的非線性轉換系統：

有界系統

無界系統

對數正態系統

z＝γ+δln(y-ζ)

式中：z是均值為0，方差為1的標準高斯隨機過程，y是非高斯隨機過程，γ,δ,ζ和λ是轉換參數。

3.根據權利要求2所述的一種不同風壓等級下的動力學響應有限元分析法，其特征在于，在步驟2中，建立不同風壓等級的風載荷，并根據所述非高斯風場時間歷程確定導線、桿塔的風載荷具體為：

根據所述的非高斯風場時間歷程，得到非高斯風載荷，將不同的風壓轉換為不同的風載荷，

桿塔風荷載計算公式如下：

W_S＝W₀·μ_z·μ_s·β_z·B·A_S

其中W_S為桿塔風荷載標準值；W₀為基準風壓標準值，單位為kN/m²；

μ_z為風壓高度變化系數；μ_s體型系數；β_z為鐵塔風荷載調整系數；

A_S為構件承受風壓投影面積計算值。

導線及地線的水平風荷載標準值和基準風壓標準值公式如下：

W_X＝α·W₀·μ_z·μ_sc·β_c·d·L_p·sin²θ

其中d為導線或地線的外徑或覆冰時的計算外徑；L_p為桿塔的水平檔距；θ為風向與導線或地線方向之間的夾角。

4.根據權利要求1所述的一種不同風壓等級下的動力學響應有限元分析法，其特征在于，在步驟3中，根據鐵塔以及架空導線的物理結構，建立塔線體系的線體模型具體為：

根據鐵塔和架空導線的物理參數，通過概念建模建立所述的塔線線體模型，其中架空導線截面為圓形，鐵塔選用L形角鋼，截面參數為100*100*10mm；

在所述線體模型中，beam梁單元用來模擬鐵塔的主要結構，cable280單元模擬架空導線。

5.根據權利要求4所述的一種不同風壓等級下的動力學響應有限元分析法，其特征在于，在步驟4中，根據鐵塔以及架空導線的尺寸定義所述線體模型的材料參數具體為：

鐵塔由角鋼構成，包括Q235和Q345，材料選用workbench中的結構鋼，定義材料的熱物理參數與彈性模量。