[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

说明书

本发明公开了一种输电塔‑台系统的弹性模量灵敏度分析方法及系统，该方法包括以下步骤：获取输电杆塔节点信息、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；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。本发明分析方法填补了目前缺乏输电线路无人机平台灵敏度分析方法的空白，能有效地应用于实际输电线路无人机平台的灵敏度分析计算。

技术领域

本发明涉及输电线路安全评估技术，尤其涉及一种输电塔-台系统的弹性模量灵敏度分析方法及系统。

背景技术

输电线路是重要的生命线工程，长期在野外恶劣环境下服役，遭受风吹日晒和各种环境效应的作用。因此，输电线路在长期服役过程中容易发生损伤累积和失效破坏。近年来国内外多有输电线路发生损伤破坏的相关报道，导致了严重的经济损失和次生灾害。因此，国内外开展了很多输电线路缺陷巡查及其装备的研发工作。由于输电杆塔属于高柔结构，其缺陷巡查工作通常采用人工方法进行，但人工巡查方法成本高、效率低，耗费大量人力。近年来，随着无人机技术的发展，无人机巡线技术得到了迅速发展。无人机巡线具有简便快速的优点，但是由于野外输电线路量大线多，而无人机对杆塔进行缺陷巡查需拍摄和传输大量图像和数据，因此对无人机电池的续航能力提出了很高要求，通常无人机仔细巡查数个杆塔后就因电力供应问题需返回充电，严重影响了无人机巡线技术的推广。基于此，近年来出现了一种新型的无人机充电技术，即通过构造无人机平台并采用无线充电方式实现无人机系统的自动充电和工作。将无人机平台安装于输电杆塔上，可形成输电塔-台系统，而这种系统目前国内外研究还很少，对其承载力性能和服役性能的了解还非常有限。

输电塔-台系统的动力特性是反应其外荷载作用下服役性能的重要指标之一，而动力特性则与结构构件的物理参数直接相关，其中杆件材料的弹性模量就是反应杆件刚度的一个重要指标。输电塔-台系统中含有多个不同类型的构件，不同类型的构件对于输电塔-台系统服役性能和动力响应的影响程度也存在很大差别。因此，有必要通过系统分析，确定影响结构动力响应的主要构件的位置和数量，而灵敏度分析技术即是这样一种结构参数敏感性的分析技术。目前参数灵敏度分析方法主要在航空航天、机械、汽车等领域得到了应用，在土木工程领域也得到了一些有益的尝试。但针对输电线路的参数灵敏度分析方法和技术还非常欠缺，特别是针对输电线路无人机平台的参数灵敏度的分析方法和技术还未有相关报道，目前特别缺乏针对输电塔-台系统的频率灵敏度分析方法和系统。

因此，有必要系统研究输电塔-台系统的动力特性和服役性能，有必要建立输电塔-台系统的弹性模量灵敏度分析方法及系统。在确保分析精度的前提下，快速有效地减小有限元建模和服役性能评定的工作量，这可以有效提高输电线路无人机平台结构的分析评估水平。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种输电塔-台系统的弹性模量灵敏度分析方法及系统，可以实现输电塔-台系统的参数灵敏度分析计算，定量精确评定弹性模量对输电塔-台系统动力性能的影响。

为达到上述目的，本发明提出一种输电塔-台系统的弹性模量灵敏度分析方法，该方法包括以下步骤：

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；