[发明专利]一种输电塔-台系统的弹性模量灵敏度分析方法及系统

权利要求书

1.一种输电塔-台系统的弹性模量灵敏度分析方法，其特征在于，该方法包括：

获取输电杆塔节点信息、无人机平台信息，所述输电杆塔节点信息包括节点坐标，所述无人机平台信息包括无人机各构件单元长度；

根据输电杆塔节点信息、无人机平台信息确定输电塔-台系统的弹性模量与荷载参数；

根据弹性模量和荷载参数分别计算无人机平台支撑构件的参数灵敏度、无人机平台构件参数灵敏度、输电杆塔构件的参数灵敏度；

将无人机平台支撑构件的参数灵敏度、无人机平台构件参数灵敏度、输电杆塔构件的参数灵敏度加和，计算得到输电塔-台体系的弹性模量灵敏度；

基于输电塔-台体系的弹性模量灵敏度和弹性模量变化计算输电塔-台体系的频率变化；

所述计算无人机平台支撑构件的参数灵敏度的方式为：根据如下公式确定第i个无人机平台支撑构件的弹性模量的频率灵敏度：

式中：f_r为输电塔台系统的r阶频率；为输电塔台系统的r阶振型；为第i个无人机平台支撑构件的刚度矩阵；nb为无人机平台支撑构件的数量；M_T为输电杆塔构件的质量矩阵；M_P为无人机平台构件的质量矩阵；M_B为无人机平台支撑构件的质量矩阵；

所述计算无人机平台构件参数灵敏度的方式为：根据如下公式确定第i个无人机平台单元的弹性模量的频率灵敏度：

式中：f_r为输电塔台系统的r阶频率；为输电塔台系统的r阶振型；为第i个无人机平台单元的应变-位移矩阵；为第i个无人机平台单元的材料矩阵；为第i个无人机平台单元的面积；为第i个无人机平台单元的厚度；np为无人机平台单元数量；

所述计算输电杆塔构件的参数灵敏度的方式为：根据如下公式确定输电杆塔第i个单元弹性模量的频率灵敏度：

式中：f_r为输电塔台系统的r阶频率；为输电塔台系统的r阶振型；为第i个输电杆塔单元的刚度矩阵；nt为输电杆塔单元数量；

根据如下公式确定不同杆件弹性模量变化对结构频率的影响：

式中：Δf_r为输电塔-台系统的频率变化。

2.根据权利要求1所述的输电塔-台系统的弹性模量灵敏度分析方法，其特征在于，所述输电杆塔第i个单元弹性模量的频率灵敏度为：

其中为第i个输电杆塔单元的弹性刚度矩阵；为第i个输电杆塔单元的应力刚度矩阵；nt为输电杆塔单元数量。

3.根据权利要求2所述的输电塔-台系统的弹性模量灵敏度分析方法，其特征在于，所述计算输电塔-台体系的弹性模量灵敏度的方法为：根据如下公式确定弹性模量频率灵敏度：

式中：为质量灵敏度系数，为刚度灵敏度系数；为无人机平台构件刚度灵敏度系数；为无人机平台支撑构件刚度灵敏度系数；为输电杆塔构件刚度灵敏度系数。

4.根据权利要求2所述的输电塔-台系统的弹性模量灵敏度分析方法，其特征在于，确定了输电塔-台体系各构件的弹性模量变化后，所述计算输电塔-台体系的频率变化的方式为：

式中：为无人机平台构件的弹性模量变化；为无人机平台支撑构件的弹性模量变化；为输电杆塔构件的弹性模量变化；为无人机平台构件引起的频率变化；为无人机平台支撑构件引起的频率变化；为输电杆塔构件引起的频率变化。

5.一种输电塔-台系统的弹性模量灵敏度分析系统，其特征在于，其包括：

信息获取模块，用于获取输电杆塔节点信息、无人机平台信息；所述输电杆塔节点信息包括节点坐标，所述无人机平台信息包括无人机各构件单元长度；

物理参数确定模块，用于根据输电杆塔节点信息、无人机平台信息确定输电塔-台系统的弹性模量与荷载参数；

灵敏度计算模块，用于根据弹性模量和荷载参数分别计算无人机平台支撑构件的参数灵敏度、无人机平台构件参数灵敏度、输电杆塔构件的参数灵敏度；

综合求解模块，用于将无人机平台支撑构件的弹性模量灵敏度、无人机平台构件弹性模量灵敏度、输电杆塔构件的弹性模量灵敏度加和，计算得到输电塔-台体系的弹性模量灵敏度；

频率变化计算模块，基于输电塔-台体系的弹性模量灵敏度和弹性模量变化计算输电塔-台体系的频率变化；

所述灵敏度计算模块包括：

无人机平台支撑构件灵敏度计算模块，用于根据如下公式计算无人机平台支撑构件的参数灵敏度：

式中：f_r为输电塔台系统的r阶频率；为第i个无人机平台支撑构件的弹性模量；为输电塔台系统的r阶振型；为第i个无人机平台支撑构件的刚度矩阵；nb为无人机平台支撑构件的数量；M_T为输电杆塔构件的质量矩阵；M_P为无人机平台构件的质量矩阵；M_B为无人机平台支撑构件的质量矩阵；

无人机平台构件灵敏度计算模块，用于根据如下公式计算无人机平台构件参数灵敏度：

式中：为第i个无人机平台构件的弹性模量；f_r为输电塔台系统的r阶频率；为输电塔台系统的r阶振型；为第i个无人机平台单元的应变-位移矩阵；为第i个无人机平台单元的材料矩阵；为第i个无人机平台单元的面积；为第i个无人机平台单元的厚度；np为无人机平台单元数量；

及输电杆塔构件灵敏度计算模块，用于根据如下公式计算输电杆塔构件的参数灵敏度：

式中：f_r为输电塔台系统的r阶频率；为输电塔台系统的r阶振型；为输电杆塔第i个单元弹性模量；nt为输电杆塔构件数量；为第i个输电杆塔单元的刚度矩阵；

根据如下公式确定不同杆件弹性模量变化对结构频率的影响：

式中：Δf_r为输电塔-台系统的频率变化。