[发明专利]一种用于输电塔力学特性测试的监测点选取方法

说明书

本发明提供一种用于输电塔力学特性测试的监测点选取方法，所述的方法包括：S1：根据输电塔结构设计图，建立输电塔三维有限元模型；S2：基于输电塔三维有限元模型，计算静力学参数，生成静力学监测点；S3：基于输电塔三维有限元模型，计算动力学参数，生成动力学监测点；S4：基于遗传算法求取最优解，从静力学监测点和动力学监测点中选取合适的振动监测点和应变监测点。本发明基于输电塔的受力点分析，并进行受力点的力学分析，筛选出一定数量的监测点，在确保监测结果准确性的前提下，实现了监测点数量和位置的恰当选择。

技术领域

本发明属于输电塔监测领域，具体涉及一种用于输电塔力学特性测试的监测点选取方法。

背景技术

铁塔结构监测的基本功能是通过传感器系统来实现的，从理论上讲，结构监测使用的传感器越多，结构特性的描述就越准确。但传感器的数量总是有限的，合理布置传感器是保证结构监测质量的前提，特别是对于大跨越输电塔这样的复杂结构，传感器布设的质量尤为重要，在已经明确监测项目的前提下，为了在含噪声的实时环境监测信号中利用所布设的有限个传感器，获取尽可能多的监测信息，并使实测值对输电塔结构变化敏感具有良好的鲁棒性，实现对结构状态改变信息的最优采集，需要根据输电塔结构特点及测量条件进行优化传感器布设。

目前，在铁塔结构健康监测中，还没有传感器布设的经验和标准可以借鉴。关于传感器的优化布设理论问题的研究与应用，目前应用较多的是基于随机振动的传感器布置优化理论，其有效性首先建立在试验模态质量的基础上，而传感器的类型、位置和数量对模态试验结果起决定作用，严重影响监测结果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种用于输电塔力学特性测试的监测点选取方法，基于输电塔的受力点分析，并进行受力点的力学分析，筛选出一定数量的监测点，在确保监测结果准确性的前提下，实现了监测点数量和位置的恰当选择。

本发明的技术方案是按以下方式实现的：

一种用于输电塔力学特性测试的监测点选取方法，所述的方法包括：

S1：根据输电塔结构设计图，建立输电塔三维有限元模型；

S2：基于输电塔三维有限元模型，计算静力学参数，生成静力学监测点；

S3：基于输电塔三维有限元模型，计算动力学参数，生成动力学监测点；

S4：基于遗传算法求取最优解，从静力学监测点和动力学监测点中选取合适的振动监测点和应变监测点。

进一步的，步骤S1的具体实现方式为：

S11：根据输电塔结构图纸，运用ANSYS有限元软件，输入输电塔杆件坐标、长度、截面、密度、泊松比、弹性模量，建立输电塔三维有限元模型；

S12：根据输电塔受力的设计要求或实际测量值，确定有限元模型的边界条件。

进一步的，步骤S2的具体实现过程为：

S21：分别计算拉弯构件的强度、压弯构件的局部稳定性及构件刚度；

S22：判断步骤S21中的计算结果，是否超过设计值的60％，若是，则选为静力学监测点。

进一步的，步骤S21中，拉弯构件强度的计算公式为：

式中，N为轴力；m为轴心受力构件强度折减系数，对单肢连接角钢构件m＝0.85；A_n为构件净截面积；M为弯矩设计值；m_M为受弯构件稳定强度折减系数，对单肢连接角钢构件m_M＝1.0；W_n为构件净截面抵抗矩；f₁为拉弯构件材料的强度设计值。

进一步的，步骤S21中，压弯构件局部稳定性的计算公式为：