[发明专利]一种输电塔结构倒塌分析方法

说明书

本申请实施例公开了一种输电塔结构倒塌分析方法，包括：初始化有限元模型中输电塔‑线体系的状态，并选取输电塔塔身结构中的结构单元作为观测单元；每经过一个时间步长，对所述输电塔的有限元模型增加外力荷载，并遍历计算输电塔的所述结构单元；判断所述结构单元是否达到预设的破坏条件，若达到，则删除所述结构单元，直到输电塔整体倒塌或外力荷载增加至预设值。本申请通过引入动力分析，每一时间步长对输电塔整体结构以及内部单元动力响应进行全状态分析，全面计算出输电塔结构在外力荷载作用下直至倒塌整个过程中，每个状态的结构响应；引入生死单元实现了输电塔杆件的分析，实现了输电塔倒塌的模拟。

技术领域

本申请涉及输电塔显示动力分析技术领域，尤其涉及一种输电塔结构倒塌分析方法。

背景技术

近年来，为了满足经济发展对电力的需求，电力工业的安全性和可靠性受到社会的日益关注。输电塔结构在强风、地基变形下的动力反应及倒塌过程，具有较大的工程意义。在实际工程中，结构系统受到的各类荷载普遍存在，并且在结构服役期间不断地发生变化。因此，准确、全面地描述结构在各类荷载作用下的倒塌过程及内部结构的响应具有很高的工程价值。

研究和认识输电塔倒塌过程及倒塌过程中输电塔内部单元的结构响应对于指导输电塔抗倒塌设计、输电塔各类监测系统设计均有较高的指导意义。目前在输电塔倒塌分析中，大部分采用静力方法，将输电塔有限元计算模型建立好之后，将各类荷载分级加载至模型，以此获取输电塔在不同大小、不同类型荷载作用下的倒塌过程和内部的单元结构响应参数，采用该方式进行的输电塔倒塌过程分析无法有效的对整个过程进行连续分析，导致分析结论并不十分可信，且在输电塔倒塌过程中必然产生输电塔内杆件单元的破坏，而该方法并未涉及材料破坏，仅考虑材料的线性属性，对于材料非线性和大变形等状况的考虑均有缺陷，不能全面的认识输电塔的整个倒塌过程。

目前存在的考虑杆件破坏的输电塔倒塌分析方式主要为使用支持大变形和生死单元的单元类型进行杆件破坏和倒塌分析，依旧采用静力方法，在杆件达到破坏条件时在计算体系中将该单元进行删除并进行迭代计算，该方法精度较高，但仅能针对某一状态进行分析，不能全面的认识和评价输电塔的整个倒塌过程。

发明内容

本申请实施例提供了一种输电塔结构倒塌分析方法，解决了现有技术采用静力方法计算复杂，不能针对全状态进行分析，全面的认识和评价输电塔的整个倒塌过程的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种输电塔结构倒塌分析方法，所述方法包括：

初始化所述有限元模型中输电塔-线体系的状态，并选取输电塔塔身结构中的结构单元作为观测单元；

每经过一个时间步长，对所述输电塔的有限元模型增加外力荷载，并遍历计算输电塔的所述结构单元；

判断所述结构单元是否达到预设的破坏条件，若达到，则删除所述结构单元，直到输电塔整体倒塌或外力荷载增加至预设值。

优选地，建立输电塔的有限元模型。

优选地，所述建立输电塔的有限元模型具体为：

根据输电塔的二维设计图纸进行可视化建模，得到输电塔的三维模型以及所述三维模型的几何属性；

将所述三维模型的几何属性转换成文本格式；

将所述文本格式的三维模型的几何属性、所述输电塔的材料信息、所述输电塔受破坏时输电塔各构件之间的接触信息、所述输电塔受破坏时的计算过程信息以及所述输电塔破坏条件信息通过参数化语言编程，完成整个建模过程。

优选地，所述每经过一个时间步长，对所述输电塔的有限元模型增加外力荷载，并遍历计算输电塔的所述结构单元；具体为：