本文選題：輸電鐵塔　切入點(diǎn)：應(yīng)變模態(tài)　出處：《華北電力大學(xué)(北京)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在流體風(fēng)荷載、地震荷載、極端氣象載荷作用下,輸電鐵塔將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的振動(dòng)問(wèn)題,利用現(xiàn)代技術(shù)手段對(duì)輸電鐵塔的固有振動(dòng)特性和動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行研究有重要的理論意義和工程應(yīng)用前景。本文采用實(shí)驗(yàn)研究和理論分析相結(jié)合的技術(shù)路線,以典型的2D-J1-27型耐張轉(zhuǎn)角輸電鐵塔為例,研究輸電鐵塔結(jié)構(gòu)振動(dòng)的測(cè)量技術(shù)、關(guān)鍵塔材的受力與損傷識(shí)別等問(wèn)題,主要研究成果有:1)研究輸電鐵塔應(yīng)變模態(tài)分析方法�；谝痪S單元空間幾何變形的力學(xué)關(guān)系,提出了一種適用于格構(gòu)式輸電鐵塔的應(yīng)變模態(tài)分析方法,對(duì)輸電鐵塔應(yīng)變模態(tài)分布情況進(jìn)行分析。2)輸電鐵塔應(yīng)變傳感器優(yōu)化布置與動(dòng)應(yīng)變測(cè)量分析。以應(yīng)變模態(tài)分析方法為基礎(chǔ),將有效獨(dú)立法推廣至輸電鐵塔應(yīng)變傳感器布置問(wèn)題上,給出了一種輸電鐵塔動(dòng)態(tài)測(cè)量的應(yīng)變傳感器優(yōu)化布置方法,采用該方法獲得了輸電鐵塔應(yīng)變傳感器測(cè)點(diǎn)的有效方案,并對(duì)輸電鐵塔應(yīng)變模態(tài)進(jìn)行測(cè)量分析。分析結(jié)果表明,所選測(cè)點(diǎn)布置合理、信噪比高,能較好地反映鐵塔動(dòng)應(yīng)變分布狀態(tài)。3)研究輸電鐵塔雙軸加速度傳感器優(yōu)化布置方法。將傳感器優(yōu)化布置問(wèn)題轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題,分別建立模態(tài)置信參數(shù)、最大奇異值的比值以及模態(tài)動(dòng)能等多項(xiàng)子目標(biāo)函數(shù),采用NSGA-II算法和多維范數(shù)優(yōu)選策略得到了一種有效的傳感器優(yōu)化布置方案。結(jié)果表明,多目標(biāo)優(yōu)化方法能夠有效均衡多個(gè)目標(biāo)函數(shù),在盡可能地使各目標(biāo)函數(shù)均較優(yōu)的情況下實(shí)現(xiàn)傳感器優(yōu)化布置。4)研究鐵塔在動(dòng)荷載作用下的動(dòng)應(yīng)變分布特性。分析鐵塔風(fēng)場(chǎng)特性,采用風(fēng)譜性質(zhì)隨高度變化的Kaimal譜模擬風(fēng)速時(shí)程,并轉(zhuǎn)化為鐵塔風(fēng)荷載,利用有限元瞬態(tài)分析方法分析鐵塔風(fēng)振響應(yīng),采用輸電鐵塔應(yīng)變模態(tài)分析方法計(jì)算了鐵塔在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)應(yīng)變分布特性與變化規(guī)律;同時(shí),以脫冰導(dǎo)地線動(dòng)態(tài)張力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ),計(jì)算了輸電鐵塔在整檔脫冰工況下的動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)。5)輸電鐵塔風(fēng)振響應(yīng)實(shí)驗(yàn)與模態(tài)參數(shù)識(shí)別。采用雙軸加速度傳感器優(yōu)化布置方案進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置,對(duì)鐵塔進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)實(shí)測(cè),利用基于自然激勵(lì)技術(shù)的特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法并結(jié)合穩(wěn)定圖法分析鐵塔結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù),提取得到鐵塔固有頻率和阻尼比。6)研究低采樣頻率下加速度積分獲得振動(dòng)位移的方法。結(jié)合移動(dòng)窗法,以Lagrange多項(xiàng)式擬合為基礎(chǔ),提出了一種由加速度信號(hào)積分位移的方法,推導(dǎo)了位移數(shù)值積分的顯性表達(dá)式。通過(guò)仿真信號(hào)的模擬分析和對(duì)模型輸電塔實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)的分析計(jì)算,說(shuō)明本文所提方法具有更高的精度。7)鐵塔主材損傷識(shí)別分析。柔度矩陣構(gòu)建簡(jiǎn)便,只需少數(shù)低階模態(tài)參數(shù)即可獲得較高的精度,鐵塔主材損傷后,其結(jié)構(gòu)柔度矩陣會(huì)發(fā)生變化,通過(guò)柔度差矩陣對(duì)鐵塔損傷進(jìn)行識(shí)別,分析柔度差最大列主元法中存在的“自由端效應(yīng)”,影響損傷靠近鐵塔頂端時(shí)的識(shí)別效果,提出了一種可以消除柔度矩陣自由端偏差的改進(jìn)柔度差對(duì)角元法,并對(duì)在役輸電鐵塔主材進(jìn)行損傷識(shí)別,較原識(shí)別方法效果更好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM75

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本文編號(hào)：1568754