【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及混凝土桿塔仿真，特別涉及基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法及系統。
技術介紹
1、隨著通信行業的發展，特別是在偏遠農村、普遍服務、公路、鐵路隧道等場景，需要更多耐久且低維護的通信基礎設施；傳統的鋼塔桅雖然廣泛使用，但在某些環境下存在一定的局限性：
2、易銹蝕：鋼材在長期使用中容易受到環境影響，特別是在海濱、工業區等腐蝕性環境中，鋼塔桅會出現銹蝕問題，影響結構安全；
3、變形與維修頻繁：鋼塔桅在使用過程中可能因外力或自重發生變形，影響塔體的穩定性，并且維護成本高，維護頻次也較高；
4、成本高且不穩定：鋼材受市場價格波動的影響較大，這使得鋼塔桅的建設成本難以控制，同時材料費用較高；
5、而對于混凝土桿塔，由于混凝土桿塔通常是預制的，混凝土桿塔在不同地區安裝時，會面臨不同的環境壓力，如高風壓地區和地震多發地區；這些地區對桿塔的結構強度和抗震能力有更高的要求，不同地區對于混凝土桿塔各種性能的要求不同；若通過人力計算，對于工程師的工作量是需要巨大的挑戰，為此，本專利技術提出基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法及系統。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有技術中存在的技術問題，提供基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法及系統，通過仿真模型，可以確定不同環境下的最佳塔形參數，并將這些參數標準化，形成行業標準；這有助于大規模推廣混凝土桿塔的應用，并確保不同應用場景下的桿塔都能滿足性能要求。
2、本專利技術解決上述
3、第一方面，基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，包括以下步驟：
4、s1：獲取混凝土桿塔的適用區域，并根據適用區域初步設計混凝土桿塔的幾何模型；
5、s2：定義混凝土材料的力學性能并將其關聯在混凝土桿塔上；
6、s3：采用有限元仿真模型對幾何模型進行網格劃分，選擇一定的網格單元對其進行仿真分析；
7、s4：獲取適用區域中的歷史氣候信息，并建立不同氣候信息對混凝土桿塔影響的耦合模型，將耦合模型導入有限元仿真模型中進行多物理場耦合仿真；
8、s5：根據耦合模型的仿真結果，識別出混凝土桿塔的薄弱網格單元，并對其進行加固設計；
9、在s4中包括：
10、收集當地的歷史氣候數據，包括溫度、濕度、降水量、風速、凍融循環次數、太陽輻射強度；
11、分析溫度對混凝土的熱膨脹和收縮影響以及導致的熱應力；
12、分析濕度和降水對混凝土的滲透性、碳化速率以及腐蝕速率；
13、分析風速對桿塔的橫向荷載影響，并結合風荷載標準進行建模；
14、對于寒冷地區，分析凍融循環對混凝土的內部損傷、裂縫形成和結構劣化的影響。
15、進一步的，所述獲取混凝土桿塔的適用區域，并根據適用區域初步設計混凝土桿塔的幾何模型步驟中包括：
16、通過現場勘察和環境分析，確定混凝土桿塔的安裝區域和使用環境；
17、基于環境因素和工程需求，選擇塔形結構和幾何尺寸；
18、考慮荷載分布、材料特性以及設計規范，生成初步的混凝土桿塔幾何模型，并進行尺寸優化，以確保其滿足設計要求。
19、進一步的，所述采用有限元仿真模型對幾何模型進行網格劃分，選擇一定的網格單元對其進行仿真分析步驟中包括：
20、對幾何模型進行細化，確保網格劃分的精度能夠反映出桿塔結構的關鍵細節；
21、針對桿塔不同部位，使用多種網格單元類型進行局部細化處理；
22、設定邊界條件和加載條件，確保仿真模型能夠準確模擬實際工程環境中的受力和變形情況；
23、使用有限元分析軟件，對網格化的幾何模型進行力學仿真，根據自重載荷對桿塔進行應力分布分析。
24、進一步的，進行應力分布分析的計算公式為：
25、；
26、其中，為截面上的應力，為彎矩，為到中性軸的距離，為截面慣性矩，為軸向力，為橫截面積。
27、進一步的，明確耦合模型中各因素對所述混凝土桿塔的影響，為各因素分別建立單獨的物理模型中包括：
28、溫度模型：考慮溫度變化引起的熱膨脹應力；
29、；
30、為熱應力，為彈性模量，為熱膨脹系數，為溫度變化；
31、濕度模型：考慮濕度對混凝土內部水分遷移和碳化的影響；
32、；
33、為在時間時混凝土內點的水分分布情況，為擴散系數；
34、風載荷模型：通過模擬不同風速下風載荷對桿塔橫向應力的影響；
35、；
36、是風壓，是空氣密度，是阻力系數，為風速；
37、凍融循環效應模型：基于混凝土凍融損傷的力學模型，損傷累積方程；
38、；
39、其中是凍融損失，是循環次數，為失效前的循環次數。
40、進一步的，將各因素模型進行耦合，通過共同的應力變化將各因素關聯起來，包括：
41、溫度與濕度耦合：溫度變化影響混凝土的水分遷移，濕度變化影響溫度應力的分布，擴展濕度模型，考慮溫度影響下的濕度遷移；
42、；
43、是考慮溫度影響的擴散系數；由于濕度引起混凝土收縮或膨脹，這部分變形會與其他荷載共同作用產生附加應力；
44、風載與溫度耦合：溫度變化導致的熱應力疊加到風載引起的結構應力上，聯合影響混凝土桿塔的應力分布；
45、；
46、是風載荷引起的應力；
47、溫度、濕度與凍融耦合：溫度和濕度影響凍融循環對混凝土的損傷累積速度，考慮多因素影響的損傷模型；
48、；
49、為考慮溫度和濕度的凍融的失效循環次數，凍融損傷導致材料劣化，表現為強度降低和彈性模量減小，其應力隨凍融損傷線性變化；
50、耦合的應力場由各個單獨的應力場疊加而成：
51、。
52、進一步的，所述根據耦合模型的仿真結果，識別出混凝土桿塔的薄弱網格單元，并對其進行加固設計步驟中包括：
53、通過有限元分析，計算混凝土桿塔各部位在耦合的應力場作用下的變形情況，得到位移場，與各個部位在一定設計年限的設計位移場對比，若小于，則該部位設計合格，反之，則該部位設計不合格。
54、第二方面，提供基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真系統，應用于所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，所述系統包括：
55、獲取單元：獲取混凝土桿塔的適用區域，并根據適用區域初步設計混凝土桿塔的幾何模型；
56、定義單元：定義混凝土材料的力學性能并將其關聯在混凝土桿塔上；
57、幾何模型仿真單元：采用有限元仿真模型對幾何模型進行網格劃分，選擇一定的網格單元對其進行仿真分析；
58、氣候因素仿真本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，所述獲取混凝土桿塔的適用區域，并根據適用區域初步設計混凝土桿塔的幾何模型步驟中包括：
3.根據權利要求1所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，所述采用有限元仿真模型對幾何模型進行網格劃分，選擇一定的網格單元對其進行仿真分析步驟中包括：
4.根據權利要求3所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，進行應力分布分析的計算公式為：
5.根據權利要求1所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，明確耦合模型中各因素對所述混凝土桿塔的影響，為各因素分別建立單獨的物理模型中包括：
6.根據權利要求5所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，將各因素模型進行耦合，通過共同的應力變化將各因素關聯起來，包括：
7.根據權利要求6所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，所述根據耦合模型的
8.一種基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真系統，應用于權利要求1-7任一所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，所述系統包括：
...【技術特征摘要】
1.基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，所述獲取混凝土桿塔的適用區域，并根據適用區域初步設計混凝土桿塔的幾何模型步驟中包括：
3.根據權利要求1所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，所述采用有限元仿真模型對幾何模型進行網格劃分，選擇一定的網格單元對其進行仿真分析步驟中包括：
4.根據權利要求3所述的基于仿真模型的混凝土桿塔塔形參數仿真方法，其特征在于，進行應力分布分析的計算公式為：
5.根據權利要求1所述的基于仿真模型的混...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳文靖，羅金花，賀文超，吳鑫，廖騰，譚忠宇，
申請(專利權)人：中國鐵塔股份有限公司江西省分公司，
類型：發明
國別省市：
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