【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及數(shù)字電網(wǎng)，具體而言，涉及一種應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、電網(wǎng)線路發(fā)展至今，積累了極其龐大的電網(wǎng)存量市場，存量線路運行時間在5~70年區(qū)間，其耐久性能成為了制約線路運行的一個關(guān)鍵要素，也成為了電網(wǎng)線路數(shù)字化評估及加固的關(guān)鍵要點，最終實現(xiàn)其全壽命周期的數(shù)字化運維加固。
2、但目前整個領(lǐng)域內(nèi)，還未有一套可以實現(xiàn)角鋼構(gòu)件本體隨機腐蝕損傷模擬的方法和系統(tǒng)，每次對構(gòu)件隨機腐蝕損傷的研究均需要通過試驗等方式進行，這種方式耗時耗力，經(jīng)濟性和時效性較差，無法實現(xiàn)構(gòu)件隨機腐蝕損傷的參數(shù)化設(shè)計及分析，進而實現(xiàn)其全壽命周期的耐久性參數(shù)化設(shè)計。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題之一。
2、為此，本專利技術(shù)第一方面提供了一種應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法。
3、本專利技術(shù)第二方面提供了一種應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析系統(tǒng)。
4、本專利技術(shù)提供的一種應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，包括：
5、獲取角鋼構(gòu)件的基本參數(shù)，所述基本參數(shù)包括角鋼構(gòu)件地理位置、幾何信息、荷載信息和運行年限；
6、根據(jù)角鋼構(gòu)件的幾何信息建立角鋼構(gòu)件初始模型；
7、實時獲取角鋼構(gòu)件所在地理位置的大氣腐蝕性等級；
8、根據(jù)角鋼構(gòu)件所在地理位置的大氣腐蝕性等級確定角鋼構(gòu)件鋼本體層腐蝕的綜合平均腐蝕速率；
9、根據(jù)
10、根據(jù)確定的均勻腐蝕深度、點腐蝕坑深、點腐蝕的隨機布種數(shù)量和點腐蝕坑徑在所述初始模型上進行隨機腐蝕損傷布種，獲取腐蝕損傷模型；
11、根據(jù)角鋼構(gòu)件的基本參數(shù)對所述腐蝕損傷模型進行六面體網(wǎng)格劃分、非線性材料屬性定義與附屬以及約束荷載信息施加，并進行隨機腐蝕損傷的非線性分析，其中，將隨著時間的變化參數(shù)量限定為腐蝕的深度，進而得到不同年限下的角鋼構(gòu)件腐蝕損傷受力性能。
12、根據(jù)本專利技術(shù)上述技術(shù)方案的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析系統(tǒng)，還可以具有以下附加技術(shù)特征：
13、在上述技術(shù)方案中，所述大氣腐蝕性等級包括按照iso?9223標(biāo)準(zhǔn)劃分而成的?c1等級、c2等級、c3等級、c4等級、c5等級和cx等級。
14、在上述技術(shù)方案中，所述根據(jù)角鋼構(gòu)件所在地理位置的大氣腐蝕性等級確定角鋼構(gòu)件鋼本體層腐蝕的綜合平均腐蝕速率，包括：
15、大氣腐蝕性等級為c1等級時，所述綜合平均腐蝕速率取值為0.3μm/年；
16、大氣腐蝕性等級為c2等級時，所述綜合平均腐蝕速率取值為0.6μm/年；
17、大氣腐蝕性等級為c3等級時，所述綜合平均腐蝕速率取值為12.0μm/年；
18、大氣腐蝕性等級為c4等級時，所述綜合平均腐蝕速率取值為19.2μm/年；
19、大氣腐蝕性等級為c5等級時，所述綜合平均腐蝕速率取值為47.9μm/年；
20、大氣腐蝕性等級為cx等級時，所述綜合平均腐蝕速率取值為167.7μm/年。
21、在上述技術(shù)方案中，所述根據(jù)所述綜合平均腐蝕速率確定角鋼構(gòu)件的均勻腐蝕深度、點腐蝕坑深和點腐蝕的隨機布種數(shù)量，包括：
22、確定角鋼構(gòu)件的均勻腐蝕深度：
23、
24、確定角鋼構(gòu)件的點腐蝕坑深：
25、
26、確定點腐蝕的隨機布種數(shù)量：
27、
28、
29、其中，表示均勻腐蝕深度；表示綜合平均腐蝕速率；表示運行時間，單位為年；表示點腐蝕坑深；表示點腐蝕的隨機布種數(shù)量；int（）表示向下取整函數(shù)；表示角鋼構(gòu)件的有效表面積；表示角鋼構(gòu)件的肢寬；表示角鋼構(gòu)件的肢厚；表示角鋼構(gòu)件的有效長度，取兩端約束節(jié)點間的距離。
30、在上述技術(shù)方案中，所述點腐蝕的坑徑的設(shè)定范圍為10~15mm。
31、在上述技術(shù)方案中，所述根據(jù)確定的均勻腐蝕深度、點腐蝕坑深、點腐蝕的隨機布種數(shù)量和點腐蝕坑徑在所述初始模型上進行隨機腐蝕損傷布種，獲取腐蝕損傷模型包括：
32、按照均勻腐蝕布種原則在初始模型上進行均勻腐蝕的布種，其中，所述均勻腐蝕的設(shè)置面積應(yīng)至少在所處表面寬度方向上覆蓋角鋼構(gòu)件；
33、按照點腐蝕布種原則在初始模型上進行點腐蝕的布種，其中，同一平面內(nèi)任意兩個點腐蝕之間不存在范圍重疊；
34、其中，采用隨機布爾運算和局部坐標(biāo)體系實現(xiàn)隨機腐蝕損傷的幾何布種。
35、在上述技術(shù)方案中，所述均勻腐蝕布種原則包括：以計算得到均勻腐蝕深度作為均勻腐蝕的腐蝕深度，隨機出現(xiàn)在角鋼構(gòu)件的隨機肢面上，均勻腐蝕的形狀為矩形，寬度取角鋼構(gòu)件對應(yīng)肢面的肢寬，長度取rand（0，l）；
36、其中，角鋼構(gòu)件的肢面包括第一外表面、第二外表面、第一內(nèi)表面和第二內(nèi)表面，所述第一外表面和第二外表面的寬度與角鋼構(gòu)件的肢寬相等，所述第一內(nèi)表面和第二內(nèi)表面的寬度等于角鋼構(gòu)件的肢寬與肢厚的差值；rand（）表示隨機函數(shù)。
37、在上述技術(shù)方案中，所述點腐蝕布種原則包括：以計算得到的點腐蝕坑深和點腐蝕的隨機布種數(shù)量作為點腐蝕布種時的深度和數(shù)量；點腐蝕的位置隨機出現(xiàn)在角鋼的隨機肢面上；對于任意兩個位于相同肢面的點腐蝕，基于該肢面建立坐標(biāo)系，兩個點腐蝕的中心位置k1和k2需滿足：
38、
39、其中，（x1,y1）為k1在所述坐標(biāo)系的坐標(biāo)，（x2,y2）為k2在所述坐標(biāo)系的坐標(biāo)，為k1代表的點腐蝕的坑徑，為k2代表的點腐蝕的坑徑，max()表示最大值函數(shù)；
40、以及，點腐蝕的外邊界不能超出所在肢面。
41、本專利技術(shù)提供的一種應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析系統(tǒng)，應(yīng)用于如上述技術(shù)方案中任一項所述的方法，所述系統(tǒng)包括：
42、基本參數(shù)庫，用于存儲角鋼構(gòu)件基本參數(shù)，所述基本參數(shù)包括角鋼構(gòu)件地理位置、幾何信息、荷載信息和運行年限；
43、建模模塊，根據(jù)角鋼構(gòu)件的基本參數(shù)構(gòu)建初始模型；
44、大氣污染環(huán)境庫，用于自動讀取最新版本的電網(wǎng)所在區(qū)域的大氣腐蝕性等級；
45、腐蝕參數(shù)計算模塊，分別與基本參數(shù)庫和大氣污染環(huán)境庫相連，用于根據(jù)角鋼構(gòu)件的地理位置讀取大氣污染環(huán)境庫，得到角鋼構(gòu)件所在區(qū)域的大氣腐蝕性等級，進而根據(jù)大氣腐蝕性等級得到角鋼構(gòu)件鋼本體層腐蝕的綜合平均腐蝕速率；并根據(jù)綜合平均腐蝕速率確定角鋼構(gòu)件的腐蝕參數(shù)，所述腐蝕參數(shù)包括：均勻腐蝕深度、點腐蝕坑深和點腐蝕的隨機布種數(shù)量，以及在設(shè)定范圍內(nèi)隨機選取每個點腐蝕的坑徑；
46、隨機腐蝕損傷布種模塊，與腐蝕參數(shù)計算模塊相連，按照均勻腐蝕布種原則和點腐蝕布種原則，調(diào)用數(shù)值分析平臺的隨機布爾運算和局部坐標(biāo)體系基于腐蝕參數(shù)對本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述大氣腐蝕性等級包括按照ISO?9223標(biāo)準(zhǔn)劃分而成的?C1等級、C2等級、C3等級、C4等級、C5等級和CX等級。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述根據(jù)角鋼構(gòu)件所在地理位置的大氣腐蝕性等級確定角鋼構(gòu)件鋼本體層腐蝕的綜合平均腐蝕速率，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述根據(jù)所述綜合平均腐蝕速率確定角鋼構(gòu)件的均勻腐蝕深度、點腐蝕坑深和點腐蝕的隨機布種數(shù)量，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述點腐蝕的坑徑的設(shè)定范圍為10~15mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述根據(jù)確定的均勻腐蝕深度、點腐蝕坑深、點腐蝕的隨機布種數(shù)量和點腐蝕坑徑在所述初始模型上進
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述均勻腐蝕布種原則包括：以計算得到均勻腐蝕深度作為均勻腐蝕的腐蝕深度，隨機出現(xiàn)在角鋼構(gòu)件的隨機肢面上，均勻腐蝕的形狀為矩形，寬度取角鋼構(gòu)件對應(yīng)肢面的肢寬，長度取rand（0，L）；
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述點腐蝕布種原則包括：以計算得到的點腐蝕坑深和點腐蝕的隨機布種數(shù)量作為點腐蝕布種時的深度和數(shù)量；點腐蝕的位置隨機出現(xiàn)在角鋼的隨機肢面上；對于任意兩個位于相同肢面的點腐蝕，基于該肢面建立坐標(biāo)系，兩個點腐蝕的中心位置K1和K2需滿足：
9.一種應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，所述系統(tǒng)包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析系統(tǒng)，其特征在于，還包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述大氣腐蝕性等級包括按照iso?9223標(biāo)準(zhǔn)劃分而成的?c1等級、c2等級、c3等級、c4等級、c5等級和cx等級。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述根據(jù)角鋼構(gòu)件所在地理位置的大氣腐蝕性等級確定角鋼構(gòu)件鋼本體層腐蝕的綜合平均腐蝕速率，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述根據(jù)所述綜合平均腐蝕速率確定角鋼構(gòu)件的均勻腐蝕深度、點腐蝕坑深和點腐蝕的隨機布種數(shù)量，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述點腐蝕的坑徑的設(shè)定范圍為10~15mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于數(shù)字電網(wǎng)的構(gòu)件隨機腐蝕損傷模擬分析方法，其特征在于，所述根據(jù)確定的均勻腐蝕深度、點腐蝕坑深...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃興，何松洋，黎亮，劉翔云，陳強，鄭勇，韓大剛，吳怡敏，馬海云，胡全，梁明，何勇，蒲凡，李鐘，龔濤，王夢杰，李林，湯歡，劉洪昌，辜良雨，王波，張楊賓，劉進通，余斌，董碧霞，羅海力，鄧儒杰，曾競驄，馮啟桐，
申請(專利權(quán))人：中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院有限公司，
類型：發(fā)明
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