[发明专利]一种基于聚类的输电塔风荷载易损性快速分析方法及设备

权利要求书

1.一种基于聚类的输电塔风荷载易损性快速分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100：建立输电塔样本库，所述输电塔样本库包括座输电塔样本，记为个样本；

S200：获取所述输电塔样本库中每个输电塔样本的个关键结构参数，将所述个关键结构参数采用主成分分析法降维处理，得到个主成分指标；

S300：利用Sturges经验公式得到所述个样本的初步分类数，将所述初步分类数和所述个主成分指标利用肘部判别法计算确定最优分类数k；

S400：将所述最优分类数k利用k-means聚类算法对所述个样本分类，得到k个聚类结果；

S500：根据所述k个聚类结果选取典型样本，得到样本数为的典型样本库；

S600：建立所述典型样本库的有限元模型，计算不同风强度下的设备失效概率；

S700：利用对数正态分布函数对所述设备失效概率进行拟合，得到所述座输电塔样本的易损性曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于聚类的输电塔风荷载易损性快速分析方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述个关键结构参数具体包括：

呼高、根开、横担、主材截面尺寸。

3.根据权利要求2所述的一种基于聚类的输电塔风荷载易损性快速分析方法，其特征在于，在所述步骤S200中，所述将所述个关键结构参数采用主成分分析法降维处理，得到个主成分指标具体包括：

将所述个关键结构参数分别按照组线性组合关系进行组合，得到个主成分指标，所述个主成分指标之间均线性不相关，并且所述。

4.根据权利要求1所述的一种基于聚类的输电塔风荷载易损性快速分析方法，其特征在于，在所述步骤S300中，所述Sturges经验公式具体为：

式中：为初步分类数，为输电塔数目。

5.根据权利要求1所述的一种基于聚类的输电塔风荷载易损性快速分析方法，其特征在于，所述步骤S300具体包括：

利用Sturges经验公式得到所述输电塔的初步分类数；

将所述初步分类数作为基准分类数，依次增加所述基准分类数的数目，分别根据所述个主成分指标计算对应于每个基准分类数的聚类畸变程度；

以所述基准分类数为横轴，所述聚类畸变程度为纵轴绘制折线图；

将所述折线图中折线斜率变化最大的位置对应的基准分类数确定为最优分类数。

6.根据权利要求5所述的一种基于聚类的输电塔风荷载易损性快速分析方法，其特征在于，所述步骤S400具体包括：

S401：根据所述最优分类数k生成k个均匀分布的初始聚类中心点；

S402：计算每个所述样本到每个所述初始聚类中心点的欧式距离；

S403：将所述样本划分到距离最近的所述初始聚类中心点所代表的类中，生成k个分类；

S404：分别计算所述k个分类的新聚类中心点，并判断所述新聚类中心点是否收敛；

S405：若收敛，则输出含k个分类的聚类结果，否则，执行步骤S402。

7.根据权利要求1或6所述的一种基于聚类的输电塔风荷载易损性快速分析方法，其特征在于，在所述步骤S500中，所述典型样本的数量为：

选取所述个样本中个样本作为典型样本。

8.根据权利要求7所述的一种基于聚类的输电塔风荷载易损性快速分析方法，其特征在于，所述步骤S500具体包括：

根据所述样本到所属聚类中心的距离，分别从第个聚类中均匀间距地选取个样本，组成样本数为的典型样本库；

所述根据下式确定：

式中：为每个聚类中选择的典型样本数量，为典型样本库的样本数量，为第个聚类中的样本数量，总样本数量。