[发明专利]一种输电塔风致随机振动分析方法和相关装置

说明书

本发明公开了一种输电塔风致随机振动分析方法和相关装置，方法包括：根据输电塔的结构参数建立输电塔的结构响应系数矩阵；对结构响应系数矩阵中与结构关键响应对应的行矩阵进行提取，得到结构关键响应系数矩阵；根据预置高度的风速时程样本，基于风速与风压的关系得到输电塔的风压时程，将风压时程代入到风荷载公式计算得到输电塔的风荷载时程样本；将结构关键响应系数矩阵和风荷载时程样本代入到结构关键响应公式计算得到输电塔的结构关键响应样本；根据结构关键响应样本，基于时变均值和方差公式分别计算得到结构关键响应样本的时变均值和时变方差。解决了现有技术对大型输电塔进行抗风分析时，计算效率较低的技术问题。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种输电塔风致随机振动分析方法和相关装置。

背景技术

在研究随机振动中有多种方法，例如功率谱法、虚拟激励法、概率密度演化法，这些方法已应用于诸多实际工程领域，而部分学者将这些方法应用于输电塔抗风研究中。

然而，现有的这些风致随机振动方法一般只适用于求解平稳风下的随机响应，对于台风、飓风等具有明显非平稳特性的风荷载，为了获取结构响应的演化功率谱，从而得到一、二阶统计矩，需要进行大量的时程积分运算，当应用于大型输电塔抗风分析时，存在计算效率低下的问题。

发明内容

本发明提供了一种输电塔风致随机振动分析方法和相关装置，用于解决现有技术对大型输电塔进行抗风分析时，计算效率较低的技术问题。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种输电塔风致随机振动分析方法，所述方法包括：

获取输电塔的结构参数，根据所述结构参数建立所述输电塔的结构响应系数矩阵，所述结构参数包括：质量阵、阻尼阵和刚度阵；

对所述结构响应系数矩阵中的结构关键响应对应的行矩阵进行提取，得到所述输电塔的结构关键响应系数矩阵；

根据预置高度的风速时程样本，基于风速与风压的关系得到所述输电塔的风压时程，将所述风压时程代入到风荷载公式，计算得到所述输电塔的风荷载时程样本；

将所述结构关键响应系数矩阵和所述风荷载时程样本代入到结构关键响应公式，计算得到所述输电塔的结构关键响应样本；

根据所述结构关键响应样本，基于时变均值公式，计算得到所述结构关键响应样本的时变均值，将所述时变均值和所述结构关键响应样本代入到时变方差公式，计算得到所述结构关键响应样本的时变方差。

可选地，所述根据所述结构关键响应样本，基于时变均值公式，计算得到所述结构关键响应样本的时变均值，将所述时变均值和所述结构关键响应样本代入到时变方差公式，计算得到所述结构关键响应样本的时变方差，之后还包括：

根据所述结构关键响应样本，基于平均峰值公式，计算得到所述结构关键响应样本的平均峰值。

可选地，所述获取输电塔的结构参数，具体包括：

根据所述输电塔的几何信息和材料信息，建立所述输电塔的有限元模型；对所述有限元模型进行参数提取，得到所述输电塔的结构参数。

可选地，所述根据所述结构参数建立所述输电塔的结构响应系数矩阵具体为：基于结构响应系数矩阵计算公式，根据所述结构参数建立所述输电塔的结构响应系数矩阵，所述结构响应系数矩阵计算公式为：

式中：

式中，A_i,j(i＝1,2,…,n；j＝0,1,…,i)为所述结构响应系数矩阵，M为所述质量阵，C为所述阻尼阵，K为所述刚度阵，L为风荷载定位矩阵；I为单位矩阵；Δt为时间步长，n为时间步数，γ＝0.5，β＝0.25。

可选地，所述风荷载公式为：