[发明专利]基于Python的换流阀抗震分析Abaqus参数化建模方法及存储介质

说明书

本发明涉及有限元建模和数值仿真技术领域，公开了一种基于Python的换流阀抗震分析Abaqus参数化建模方法及存储介质，本方法包括以下步骤：步骤一：根据实际工程确定换流阀的尺寸、材料及其力学性能参数，同时确定所需采用的抗震分析方法；步骤二：通过Python脚本程序写入相应的建模信息，搭建有限元模型的基本结构；步骤三：运行步骤二中的Python脚本程序，在交互式对话框中输入步骤一中所确定的参数；步骤四：Abaqus软件读取步骤三中输入的参数，通过Python程序自动生成相应的有限元模型，并根据需要进行反应谱或地震波时程分析。本方法能针对不同参数尺寸的换流阀进行快速自动建模，极大地提高了建模效率和准确性，方便对各类换流阀进行抗震分析。

技术领域

本发明涉及有限元建模和数值仿真技术领域，具体涉及一种基于Python的换流阀抗震分析Abaqus参数化建模方法及存储介质。

背景技术

特高压输电是世界上最先进的输电方式。中国幅员辽阔，人口众多，大多数人口集中在经济发达的中部及东部沿海地区，经济生活需要消耗大量能源，尤其需要充足的电力供应，而中国用于发电的煤炭及水能资源集中分布于华北、西北及西南地区，如煤炭储量丰富的山西、陕西、宁夏、新疆部分地区，以及水能资源丰富的西南地区(雅砻江、金沙江、澜沧江、雅鲁藏布江等)。电力供给与需求间的地区不平衡问题尤为突出。特高压直流输电能够很好地解决我国能源分布不平衡的问题，它是解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。直流输电将交流电通过换流器变换成直流电，然后通过直流输电线路送至受电端并通过换流器变成交流电，最终注入交流电网。相对交流输电来说，直流输电具有输送灵活、损耗小、能够节约输电走廊、能够实现快速控制等优点。特高压直流输电具备点对点、超远距离、大容量送电能力，主要定位于我国西南大水电基地和西北大煤电基地的超远距离、超大容量外送。

换流阀是特高压直流输电中的核心电气设备，其抗震性能也直接影响到整个换流站的安全运行。不同的换流阀厂家在设计、生产中，其结构有所不同，但大体均可分为悬吊绝缘子、顶屏蔽层、底屏蔽层、层间绝缘子、晶闸管阀模块、水管和避雷器几个部分。对换流阀的抗震分析离不开有限元仿真技术，Abaqus是一套功能强大的基于有限单元法的工程模拟软件，它可以解决从简单的线性分析到复杂的非线性模拟等各种问题。Abaqus具有十分丰富的单元库，可以模拟几乎任意实际形状。Abaqus也具有相当丰富的材料模型库，可以模拟大多数典型工程材料的性能，包括金属、陶瓷和复合材料等。

在常规建模程序中，需通过可视化界面进行操作，这种建模方式需耗费大量时间，过程冗杂，还容易因为偶然的操作失误而导致整个模型带错运行，且这种错误不易被发现。采用参数化建模所有的步骤均通过程序进行，修改模型仅需添加或修改代码，程序语言的可重用性很好地解决了这一问题。同时，对于不同厂家生产的换流阀塔，其外形尺寸有所不同，若采用可视化界面，修改模型几何尺寸的工作量很大，操作繁琐，时间和人工成本均较高，且很容易产生差错。参数化建模仅需修改关键几何参数后再次运行程序即可，其中重复性的操作(如各层阀模块间相同的连接等)可采用循环语句得以实现，这极大地提高了建模的效率和模型的准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种基于Python的换流阀抗震分析Abaqus参数化建模方法及存储介质，本方法能针对不同参数尺寸的换流阀进行快速自动建模，极大地提高了建模效率和准确性，方便对各类换流阀进行抗震分析。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种基于Python的换流阀抗震分析Abaqus参数化建模方法，包括：

步骤一：根据实际工程情况确定使用的换流阀的参数信息，同时确定需要采用的抗震分析方法；

步骤二：通过编写Python脚本程序搭建有限元模型所需的建模信息，继而搭建出代码形式的有限元模型的基本结构；