[发明专利]一种基于虚拟材料的锈蚀角钢构件承载力评估方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟材料的锈蚀角钢构件承载力评估方法，属于电力工程领域。该方法依据锈蚀角钢构件的材料性能参数,建立锈蚀角钢构件的基体—虚拟材料模型，其中基体为原金属，虚拟材料为锈蚀部分的虚拟材料层；对锈蚀角钢构件的基体—虚拟材料模型屈曲分析，得到锈蚀角钢构件的基体—虚拟材料模型的载荷位移曲线，根据载荷位移曲线评估所述锈蚀角钢构件承载力。本方法不仅能对锈蚀角钢构件的承载力进行有效的仿真分析，而且准确度较高，适用范围广，仅需简单取样试验就能快速对大批量构件进行承载力的仿真分析。

技术领域

本发明所涉及电力工程领域，尤其涉及到一种基于虚拟材料的锈蚀角钢构件承载力评估方法。

背景技术

近年来，随着我国经济水平的不断提高和发展，电力工业作为各行各业的发展的基础行业之一，进入了快速发展的时期。高压与超高压输电技术的投用以及一系列有关线路的建成和使用，标志着我国电力工业的发展水平已经进入世界领先的行列。输电线路网络承担着将电力能源将发电端到用电端的传输任务，输电线路网的安全可靠运行是国家经济发展的重要一环，同时也是关乎国家安全的重要事业。作为输电线路的主要组成部分，输电铁塔是整个输电线路中最为重要的电力工程设施，其安全有效的工作是电网系统正常运作的基本保障，输电铁塔的安全可靠运行对于保证整个电力可靠输送至关重要。然而从人民电力一直发展至今，输电铁塔结构发生失稳倒塌的事故频频发生，这极大影响了我国电力供给的稳定性、可靠性和安全性，同时也会对国家经济产生巨大的损失。因而，应加大对输电铁塔的结构安全性的关注度，减少或避免铁塔倒塌事故的发生，才能令输电线路的正常运行加以保障。

输电铁塔长期暴露在自然环境中，在其服役过程中，除了受塔线自重、张力以及风雨载荷之外，还会经常性地受到雨、雪、潮湿大气、工业大气等外界因素的影响。这些外界的影响因素长期作用于铁塔结构，加速输电铁塔构件的锈蚀现象，会使得铁塔构件腐蚀破损、承载能力下降，导致铁塔结构局部出现缺陷，进而使得铁塔的整体结构的受力性能下降。除去人为无法控制的极端天气或其他自然灾害的影响，比如台风或暴雪，这种极端环境会令塔线结构的外载荷大幅上升，使铁塔结构产生严重的变形，甚至出现倒塔的情况；在正常的工况下，外界因素则会令构件出现锈蚀等缺陷，令角钢构件材性变化、穿孔、截面削弱甚至断裂等，从而降低输电铁塔的结构安全性、可靠性，影响铁塔的服役寿命。出于对输电铁塔安全性的考虑，应有针对性的对其发生锈蚀的构件进行检测评估，以此为指导对其采取合理的应对措施，确保输电铁塔的正常使用，减少输电铁塔破坏或者倒塌事故发生。

根据以上分析，为了确保输电铁塔安全可靠的工作，对现有铁塔结构的锈蚀情况进行检测，分析已锈蚀构件的蚀余承载力，研究铁塔结构在服役期中的锈蚀现状显得很有必要。以科学、实用的方法对铁塔锈蚀构件的承载力进行评估，能为铁塔的维修改造工作提供一定的指导，对提高输电线路的安全等级，保障电网运行有着积极作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于虚拟材料的锈蚀角钢构件承载力评估方法，该方法是基于材性试验，通过在基体材料表面添加虚拟材料层，对锈蚀构件进行仿真分析，考虑锈蚀作用对构件表面性能影响的一种评估方法，该方法主要适用于对输电铁塔上的锈蚀构件进行承载力评估。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于虚拟材料的锈蚀角钢构件承载力评估方法，其特征在于包括如下步骤：

依据锈蚀角钢构件的材料性能参数,建立锈蚀角钢构件的基体—虚拟材料模型，其中，所述基体为原金属，所述虚拟材料为锈蚀部分的虚拟材料层；

对锈蚀角钢构件的基体—虚拟材料模型进行屈曲分析，得到所述锈蚀角钢构件的基体—虚拟材料模型的载荷位移曲线，根据载荷位移曲线评估所述锈蚀角钢构件承载力。

对上述方案作进一步说明，所述锈蚀角钢构件的材料性能参数通过如下方法获得：对锈蚀角钢构件进行材性试验得到锈蚀角钢构件名义应力应变曲线，依据所述名义应力应变曲线，确定锈蚀角钢构件的材料性能参数。