專利名稱：一種基于有限元力學(xué)分析的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輸電線路防災(zāi)減災(zāi)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種桿塔薄弱構(gòu)件定位方法。
背景技術(shù)：
輸電線路是電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，承擔(dān)著電能傳輸?shù)闹厝?。然而冬季桿塔及導(dǎo)線、地線覆冰的出現(xiàn)，以及由此產(chǎn)生的倒塔事故，對(duì)輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了威脅，所以輸電線路防冰災(zāi)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)亟待完善。目前國(guó)內(nèi)外常用的輸電線路防冰災(zāi)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要包括輸電線路視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、覆冰在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及桿塔不平衡張力在線監(jiān)測(cè)。
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輸電線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)是目前較為簡(jiǎn)單、有效的監(jiān)控手段，對(duì)輸電線路及周邊環(huán)境進(jìn)行全天候監(jiān)控，可使特殊區(qū)段受微氣象和地理環(huán)境影響的輸電線路運(yùn)行于可視可控之中。該系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線方式采集輸電線路現(xiàn)場(chǎng)的視頻圖像或圖片，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路各組成部分工作狀態(tài)及周邊情況的全天候全方位監(jiān)測(cè)。覆冰在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線懸掛荷載、絕緣子風(fēng)偏角、風(fēng)速、風(fēng)向等，建立覆冰荷載計(jì)算模型，從而得出單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的覆冰重量、等值覆冰厚度、以及導(dǎo)線不平衡張力差，為運(yùn)行單位提供及時(shí)預(yù)警信息。桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)桿塔順線傾斜度、橫向傾斜度、基礎(chǔ)滑移等數(shù)據(jù)，結(jié)合線路設(shè)計(jì)參數(shù)給出桿塔傾斜的預(yù)警信息，通過(guò)預(yù)警信息使運(yùn)行部門及時(shí)掌握桿塔安全運(yùn)行情況，減少因桿塔傾斜而引發(fā)的事故。桿塔不平衡張力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)在絕緣子和桿塔之間安裝傳感器，來(lái)測(cè)量桿塔所受不平衡張力的大小和方向，為輸電線路防冰災(zāi)提供一定的預(yù)警信息。上述四種現(xiàn)有技術(shù)主要是針對(duì)輸電線路導(dǎo)線、地線及桿塔整體運(yùn)行工況的監(jiān)測(cè)，是對(duì)輸電線路狀態(tài)的一種間接監(jiān)測(cè)，不能直接對(duì)輸電線路中桿塔構(gòu)件失效進(jìn)行預(yù)警，容易對(duì)冰災(zāi)作出不準(zhǔn)確的判斷，從而造成對(duì)防冰災(zāi)工作的錯(cuò)誤決策。對(duì)以往冰災(zāi)案例進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，覆冰產(chǎn)生的桿塔倒塌大多是由于桿塔上的某些薄弱構(gòu)件發(fā)生斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致桿塔結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，因此桿塔的薄弱構(gòu)件才是輸電線路冰災(zāi)發(fā)生的源頭，所以對(duì)輸電線路桿塔的構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)測(cè)才是一種更有效的防冰災(zāi)方式。但是桿塔上往往有上千個(gè)構(gòu)件，如果在每一根構(gòu)件上都安裝應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，不僅難以實(shí)現(xiàn)，而且成本將會(huì)非常高昂。為了降低成本，需要一種定位桿塔薄弱構(gòu)件的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中不能直接對(duì)輸電線路中桿塔構(gòu)件失效進(jìn)行預(yù)警的問(wèn)題，本發(fā)明提成了一種基于有限元力學(xué)分析的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，該方法通過(guò)準(zhǔn)確定位桿塔薄弱構(gòu)建的位置，可從源頭上解決輸電線路薄弱環(huán)節(jié)的監(jiān)測(cè)問(wèn)題。本發(fā)明方法可用于輸電線路防冰災(zāi)在線監(jiān)測(cè)，能實(shí)現(xiàn)直接對(duì)輸電線路桿塔構(gòu)件失效進(jìn)行有效預(yù)警。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于有限元力學(xué)分析的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，包括步驟
步驟一，根據(jù)桿塔實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)建桿塔三維仿真模型；步驟二，選取由導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載隨機(jī)組合得到的荷載集，即所述的荷載集由多組導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載組合構(gòu)成，每一組導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載表示一種桿塔荷載情況；所述的導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載為前后兩檔導(dǎo)線自身重力及其上覆冰在導(dǎo)線絕緣子懸掛處產(chǎn)生的集中荷載，所述的地線懸掛處荷載為前后兩檔地線自身重力及其上覆冰在地線懸掛處產(chǎn)生的集中荷載；步驟三，根據(jù)荷載集不同的荷載情況分別對(duì)桿塔的導(dǎo)線絕緣子懸掛處和地線懸掛處施加荷載來(lái)模擬桿塔不同荷載情況下的受力情況，對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行有限元力學(xué)分析獲取不同荷載情況下各構(gòu)件的軸向應(yīng)力比值，所述的構(gòu)件的軸向應(yīng)力比值為構(gòu)件的軸向應(yīng)力值與其屈服極限的比值；步驟四，根據(jù)構(gòu)件在不同荷載情況下的軸向應(yīng)力比值判斷各構(gòu)件的薄弱程度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)薄弱構(gòu)件的定位。 上述步驟一中所述的桿塔三維仿真模型是按照I :1的尺寸比例構(gòu)建的，該桿塔三維仿真模型可以是采用有限元法構(gòu)建的桿塔三維有限元模型。上述步驟二中所述的荷載集是根據(jù)實(shí)際荷載情況和正交試驗(yàn)法選取的荷載集。由于在實(shí)際冰災(zāi)發(fā)生時(shí)，桿塔塔腳被認(rèn)為是始終不動(dòng)的，所以在步驟三之前還有對(duì)桿塔模型中塔腳施加約束條件的步驟，所述的約束條件是使塔腳所有的自由度值為0，所述的所有的自由度包括三個(gè)平動(dòng)自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。上述步驟四具體為獲取每種荷載情況下軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件,統(tǒng)計(jì)上述軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件出現(xiàn)的次數(shù)，根據(jù)軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件出現(xiàn)的次數(shù)從上述軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件中選出薄弱構(gòu)件。所述的根據(jù)軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件出現(xiàn)的次數(shù)從上述軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件中選出薄弱構(gòu)件可以采用如下方法將出現(xiàn)次數(shù)大于某預(yù)設(shè)次數(shù)的軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件選為薄弱構(gòu)件，所述的預(yù)設(shè)次數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值；或，將出現(xiàn)次數(shù)最多的N個(gè)軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件選為薄弱構(gòu)件，所述的N根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定?；谏鲜鰲U塔薄弱構(gòu)件定位方法，本發(fā)明還提成了一種輸電線路防冰災(zāi)在線監(jiān)測(cè)方法，包括步驟在采用上述桿塔薄弱構(gòu)件定位方法定位的薄弱構(gòu)件作為防冰災(zāi)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，具體可在薄弱構(gòu)件上按照應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置來(lái)實(shí)施在線監(jiān)測(cè)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果I、本發(fā)明方法利用有限元力學(xué)分析方法，通過(guò)力學(xué)仿真和統(tǒng)計(jì)分析，準(zhǔn)確得到桿塔薄弱構(gòu)件的精確位置。將本發(fā)明方法用于輸電線路防冰災(zāi)在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)桿塔薄弱構(gòu)件的應(yīng)力變化來(lái)直觀獲取輸電線路薄弱環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)，從而可實(shí)現(xiàn)直接對(duì)桿塔構(gòu)件失效進(jìn)行有效預(yù)警。2、將本發(fā)明方法用于輸電線路防冰災(zāi)在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)桿塔薄弱構(gòu)件的應(yīng)力變化來(lái)直觀獲取輸電線路薄弱環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)，所獲取的輸電線路薄弱環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)可作為線路運(yùn)營(yíng)部門的線路技術(shù)改造的依據(jù)，也可以為設(shè)計(jì)部門的設(shè)計(jì)工作提供一定的參考。
3、本發(fā)明方法適用于220kV、330kV、500kV及750kV單回輸電線路桿塔、同塔雙回輸電線路桿塔及同塔四回輸電線路桿塔；也適用于220kV、330kV、500kV及750kV單回輸電線路桿塔、同塔雙回輸電線路桿塔及同塔四回輸電線路桿塔。4、本發(fā)明方法成本低廉。


圖I為本發(fā)明方法流程圖；圖2為同塔雙回桿塔的三維有限元模型的建模示意圖；
圖3為對(duì)圖2 (c)的桿塔模型中塔腳施加約束條件的示意圖；圖4為圖2 (c)的桿塔模型中地線懸掛處示意圖；圖5為圖2 (c)的桿塔模型中導(dǎo)線絕緣子懸掛處示意圖；圖6為圖4中地線懸掛處所施加的力荷載分解變量示意圖；圖7為圖2(c)的桿塔模型在某荷載條件下的構(gòu)件軸向應(yīng)力云圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明方法可概括為三個(gè)階段前置處理、有限元力學(xué)分析和后置處理。前置處理即構(gòu)建桿塔三維仿真模型；有限元力學(xué)分析包括模擬實(shí)際工況為桿塔模型中的導(dǎo)線絕緣子懸掛處和地線懸掛處施加力學(xué)荷載并對(duì)桿塔構(gòu)件進(jìn)行有限元力學(xué)分析；后置處理包括根據(jù)構(gòu)件的有限元力學(xué)分析結(jié)構(gòu)獲得構(gòu)件的軸向應(yīng)力比值，并根據(jù)構(gòu)件的軸向應(yīng)力比值定位薄弱構(gòu)件。下面將以500kV同塔雙回桿塔的薄弱構(gòu)件定位為例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方法。圖2所示為某500kV同塔雙回桿塔的三維有限元模型建模示意圖。首先，根據(jù)桿塔的實(shí)際情況來(lái)預(yù)定義各種不同材料屬性和橫截面的構(gòu)件，以滿足對(duì)桿塔進(jìn)行按1:1尺寸比例建模的需要；由于整個(gè)同塔雙回桿塔自身是一個(gè)左右和前后都對(duì)稱的結(jié)構(gòu)體，為了提高建模效率，可先根據(jù)桿塔實(shí)際結(jié)構(gòu)建立四分之一桿塔的三維有限元模型，然后對(duì)已建立的四分之一桿塔模型經(jīng)前后和左右鏡像從而得到完整的同塔雙回塔的三維有限元模型。圖3為對(duì)圖2 (C)中桿塔模型塔腳施加約束條件的示意圖?？紤]到實(shí)際冰災(zāi)發(fā)生時(shí)，桿塔的破壞主要表現(xiàn)為桿塔的折斷及倒塌，而不會(huì)出現(xiàn)整塔的移動(dòng)及旋轉(zhuǎn)，即可以認(rèn)為塔腳是始終不動(dòng)的，所以在建模完成后要對(duì)桿塔的四個(gè)塔腳處節(jié)點(diǎn)施加約束條件，約束其所有的自由度，即使得其所有的自由度值為O，這里所有的自由度包括三個(gè)平動(dòng)自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。圖4和圖5示出了圖2 (C)的桿塔模型中地線懸掛處和導(dǎo)線絕緣子懸掛處，圖4中的黑點(diǎn)表示圖2 (c)的桿塔模型中地線懸掛處，圖5中的黑點(diǎn)表示圖2 (c)的桿塔模型中導(dǎo)線絕緣子懸掛處。完成桿塔模型建模并對(duì)桿塔模型塔腳施加約束條件后，對(duì)桿塔模型中地線懸掛處和導(dǎo)線絕緣子懸掛處施加荷載模擬桿塔的受力，并對(duì)桿塔進(jìn)行受力分析。由于冰災(zāi)中的倒塔主要是桿塔前后檔距導(dǎo)線、地線對(duì)桿塔的不平衡張力引起的，單純桿塔上自身的覆冰并不會(huì)對(duì)桿塔的穩(wěn)定性造成危害，所以在施加荷載時(shí)可以忽略桿塔自身的覆冰荷載，只需考慮導(dǎo)線、地線及其上面的覆冰對(duì)桿塔的荷載即可。導(dǎo)線絕緣子及地線懸掛點(diǎn)處的荷載值分別是其前檔距與后檔距荷載值的矢量和，對(duì)于單回三相導(dǎo)線來(lái)說(shuō)由于其氣候條件可以認(rèn)為是一樣的，所以其荷載值是一樣的，即三個(gè)導(dǎo)線絕緣子掛點(diǎn)的荷載值是一樣的。同理，對(duì)于地線來(lái)說(shuō)，其兩個(gè)地線掛點(diǎn)的荷載值也是一樣的。但是由于導(dǎo)線覆冰厚度和地線覆冰厚度通常是不一樣的，且導(dǎo)線和地線的型號(hào)也不同，所以導(dǎo)線和地線的荷載值是不一樣的。綜上所述，給桿塔施加的荷載包括導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載，這里的導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載包括導(dǎo)線自身和導(dǎo)線上覆冰對(duì)桿塔施加的荷載，地線懸掛處荷載包括地線自身和地線上覆冰對(duì)桿塔施加的荷載。本具體實(shí)施中一共采用6個(gè)獨(dú)立的變量表示導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載導(dǎo)線絕緣子懸掛處合力的大小f_l，合力的水平方向角X，合力的豎直方向角I ;地線懸掛處合力的大小f_2,合力的水平方向角a，合力的豎直方向角b。以地線懸掛處荷載F為例，其變量乙1^和y之間的關(guān)系如圖6所示，其中坐標(biāo)軸z軸表示沿線路方向，X軸表示垂直線路方向，y軸表示桿塔的豎直方向。地線懸掛處荷載沿X方向加載力大小fx_2為fx_2 = f_2*sin (b) cos (a)；地線懸掛處荷載沿Y方向加載力大小fy_2為fy_2 = -f_2*cos(b);地線懸掛處荷載沿z方向加載力大小fz_2為fz_2 = f_2*sin (b) sin (a)。對(duì)于導(dǎo)線絕緣子懸掛處的荷載依理有同樣的關(guān)系導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載沿X方向加載力的大小fx_l fx_l = f_l*sin (y) cos (x)導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載沿y方向加載力的大小fy_l fy_l = -f_l*cos (y) 導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載沿z方向加載力的大小fz_l fz_l = f_l*sin (y) sin (X)。桿塔有限元模型的荷載和約束條件分別施加上去之后，就可以根據(jù)地線懸掛處和導(dǎo)線絕緣子懸掛處的荷載對(duì)桿塔中各構(gòu)件的受力進(jìn)行有限元力學(xué)分析得到桿塔模型中各構(gòu)件的軸向應(yīng)力值及其屈服極限，構(gòu)件的軸向應(yīng)力值與其屈服極限的比值記為構(gòu)件的軸向應(yīng)力比值，該軸向應(yīng)力比值可以直觀的反映出來(lái)構(gòu)件的危險(xiǎn)程度，軸向應(yīng)力比值越大，構(gòu)件越薄弱，危險(xiǎn)程度也越高。按構(gòu)件的軸向應(yīng)力比值大小將構(gòu)件進(jìn)行排序，即可獲得構(gòu)件危險(xiǎn)程度的排序。圖7為圖2(c)中桿塔模型在某荷載條件下的構(gòu)件軸向應(yīng)力云圖，也就是桿塔模型在該荷載條件下的薄弱構(gòu)件示意圖。圖7所示的只是某種荷載條件下的桿塔薄弱構(gòu)件，作為在線監(jiān)測(cè)的對(duì)象并不可靠。為了得到可靠的在線監(jiān)測(cè)對(duì)象，要給圖2 (c)中同塔雙回桿塔施加不同的荷載條件，即施加不同的導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載組合。可將上述與導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載相關(guān)的6個(gè)變量在一定數(shù)值范圍內(nèi)隨機(jī)組合。為了使得施加的荷載集能夠代表實(shí)際運(yùn)行的各種工況，特采用正交試驗(yàn)法來(lái)選定荷載集。采用正交試驗(yàn)法選定荷載集即為一個(gè)生成荷載正交表的過(guò)程，荷載正交表能夠在因素變化范圍內(nèi)均衡抽樣，使每次試驗(yàn)都具有較強(qiáng)的代表性，由于正交表具備均衡分散的特點(diǎn)，保證了全面實(shí)驗(yàn)的某些要求，所以，正交試驗(yàn)法獲取的荷載集更全面更科學(xué)。本實(shí)施例中采用6因素7水平正交表來(lái)選擇荷載集。將與導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載相關(guān)的6個(gè)變量作為6因素，共有49組荷載組合；其中f_l和f_2兩因素的 7 個(gè)水平選擇 10000N、20000N、30000N、40000N、50000N、60000N、70000N，以反映桿塔
導(dǎo)線絕緣子懸掛點(diǎn)和地線懸掛點(diǎn)在不同冰厚下的荷載大??；考慮到導(dǎo)線及地線的風(fēng)偏角在重負(fù)冰及無(wú)冰情況下通常都不會(huì)超過(guò)15°，&和1兩因素的7個(gè)水平選擇0°、3°、6°、9°、12°、15°、18° ;考慮到重負(fù)冰及無(wú)冰情況導(dǎo)線絕緣子懸掛點(diǎn)和地線懸掛點(diǎn)荷載的方向，b和y兩因素的7個(gè)水平選擇30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°。在上述所選的49組荷載組合下分別對(duì)桿塔各構(gòu)件進(jìn)行有限元力學(xué)分析以獲取桿塔模型中各構(gòu)件的軸向應(yīng)力值及其屈服極限，將構(gòu)件的軸向應(yīng)力值與其屈服極限做比值則得到構(gòu)件的軸向應(yīng)力比值，按軸向應(yīng)力比值從大至小對(duì)構(gòu)件進(jìn)行排序。統(tǒng)計(jì)在49組荷載組合下軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件，從這些構(gòu)件中選擇出現(xiàn)次數(shù)最多的10個(gè)構(gòu)件作為桿塔的薄弱構(gòu)件，所選出的薄弱構(gòu)建的單元編號(hào)分別是86(48次)、1138(48次)、1151 (34次)、1676 (32次)、99(28次)、624 (24 次)、1130 (20 次)、1088 (17 次)、36 (17 次)、156 (15 次)，見(jiàn)圖 7。在所選擇的薄弱構(gòu)件上安裝應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置作為在線監(jiān)測(cè)的對(duì)象，就可以很好的反映輸電線路薄弱環(huán)節(jié)的工 作狀態(tài)，為輸電線路防冰災(zāi)預(yù)警提供最直觀的信息。
權(quán)利要求
1.一種基于有限元力學(xué)分析的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，其特征在于，包括步驟步驟一，根據(jù)桿塔實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)建桿塔三維仿真模型；步驟二，選取由導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載隨機(jī)組合得到的荷載集，即所述的荷載集由多組導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載組合構(gòu)成，每一組導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載和地線懸掛處荷載表示一種桿塔荷載情況；所述的導(dǎo)線絕緣子懸掛處荷載為前后兩檔導(dǎo)線自身重力及其上覆冰在導(dǎo)線絕緣子懸掛處產(chǎn)生的集中荷載，所述的地線懸掛處荷載為前后兩檔地線自身重力及其上覆冰在地線懸掛處產(chǎn)生的集中荷載；步驟三，根據(jù)荷載集不同的荷載情況分別對(duì)桿塔的導(dǎo)線絕緣子懸掛處和地線懸掛處施加荷載來(lái)模擬桿塔不同荷載情況下的受力情況，對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行有限元力學(xué)分析獲取不同荷載情況下各構(gòu)件的軸向應(yīng)力比值，所述的構(gòu)件的軸向應(yīng)力比值為構(gòu)件的軸向應(yīng)力值與其屈服極限的比值；步驟四，根據(jù)構(gòu)件在不同荷載情況下的軸向應(yīng)力比值判斷各構(gòu)件的薄弱程度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)薄弱構(gòu)件的定位。
2.如權(quán)利要求I所述的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，其特征在于所述的桿塔三維仿真模型是按照I :1的尺寸比例構(gòu)建。
3.如權(quán)利要求I或2所述的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，其特征在于所述的桿塔三維仿真模型是采用有限元法構(gòu)建的桿塔三維有限元模型。
4.如權(quán)利要求I或2所述的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，其特征在于所述的荷載集是采用正交試驗(yàn)法選取。
5.如權(quán)利要求I或2所述的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，其特征在于在步驟三之前還有對(duì)桿塔模型中塔腳施加約束條件的步驟，所述的約束條件是使塔腳所有的自由度值為O。
6.如權(quán)利要求I或2所述的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，其特征在于步驟四具體為獲取每種荷載情況下軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件，統(tǒng)計(jì)上述軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件出現(xiàn)的次數(shù)，根據(jù)軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件出現(xiàn)的次數(shù)從上述軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件中選出薄弱構(gòu)件。
7.如權(quán)利要求6所述的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，其特征在于所述的根據(jù)軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件出現(xiàn)的次數(shù)從上述軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件中選出薄弱構(gòu)件具體為將出現(xiàn)次數(shù)大于某預(yù)設(shè)次數(shù)的軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件選為薄弱構(gòu)件，所述的預(yù)設(shè)次數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值。
8.如權(quán)利要求7所述的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，其特征在于所述的根據(jù)軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件出現(xiàn)的次數(shù)從上述軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件中選出薄弱構(gòu)件具體為將出現(xiàn)次數(shù)最多的N個(gè)軸向應(yīng)力比值最大的構(gòu)件選為薄弱構(gòu)件，所述的N根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定。
9.一種輸電線路防冰災(zāi)在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于將權(quán)利要求廣7中所獲得的薄弱構(gòu)件作為監(jiān)測(cè)對(duì)象實(shí)施在線監(jiān)測(cè)。
10.如權(quán)利要求9所述的輸電線路防冰災(zāi)在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于 在所述的薄弱構(gòu)件上安裝應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置來(lái)實(shí)施在線監(jiān)測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于有限元力學(xué)分析的桿塔薄弱構(gòu)件定位方法，屬于輸電線路防災(zāi)減災(zāi)在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，本發(fā)明方法包括步驟根據(jù)桿塔結(jié)構(gòu)建立桿塔三維仿真模型；應(yīng)用正交試驗(yàn)法選取荷載集；模擬桿塔在運(yùn)行中所有可能的力學(xué)荷載，并進(jìn)行有限元力學(xué)求解；根據(jù)求得的每種荷載組合下的仿真結(jié)果獲取桿塔構(gòu)件的軸向應(yīng)力比值；根據(jù)軸向應(yīng)力比值的大小選取薄弱構(gòu)件。采用本發(fā)明可對(duì)桿塔薄弱構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確定位，本發(fā)明方法可用于輸電線路防冰災(zāi)在線監(jiān)測(cè)，能直接對(duì)桿塔構(gòu)件的失效進(jìn)行有效預(yù)警。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102930103SQ20121043381
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者阮江軍, 劉超, 杜志葉, 周蠡, 胡元潮, 王卓, 柳楊 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)