輸電鐵塔振動監(jiān)測傳感器優(yōu)化布置與結構狀態(tài)參數(shù)分析.pdf

1、在流體風荷載、地震荷載、極端氣象載荷作用下，輸電鐵塔將會發(fā)生嚴重的振動問題，利用現(xiàn)代技術手段對輸電鐵塔的固有振動特性和動力響應進行研究有重要的理論意義和工程應用前景。本文采用實驗研究和理論分析相結合的技術路線，以典型的2D-J1-27型耐張轉角輸電鐵塔為例，研究輸電鐵塔結構振動的測量技術、關鍵塔材的受力與損傷識別等問題，主要研究成果有:
　　1)研究輸電鐵塔應變模態(tài)分析方法。基于一維單元空間幾何變形的力學關系，提出了一種適用于格構

2、式輸電鐵塔的應變模態(tài)分析方法，對輸電鐵塔應變模態(tài)分布情況進行分析。
　　2)輸電鐵塔應變傳感器優(yōu)化布置與動應變測量分析。以應變模態(tài)分析方法為基礎，將有效獨立法推廣至輸電鐵塔應變傳感器布置問題上，給出了一種輸電鐵塔動態(tài)測量的應變傳感器優(yōu)化布置方法，采用該方法獲得了輸電鐵塔應變傳感器測點的有效方案，并對輸電鐵塔應變模態(tài)進行測量分析。分析結果表明，所選測點布置合理、信噪比高，能較好地反映鐵塔動應變分布狀態(tài)。
　　3)研究輸電鐵塔雙

3、軸加速度傳感器優(yōu)化布置方法。將傳感器優(yōu)化布置問題轉化為多目標優(yōu)化問題，分別建立模態(tài)置信參數(shù)、最大奇異值的比值以及模態(tài)動能等多項子目標函數(shù)，采用NSGA-Ⅱ算法和多維范數(shù)優(yōu)選策略得到了一種有效的傳感器優(yōu)化布置方案。結果表明，多目標優(yōu)化方法能夠有效均衡多個目標函數(shù)，在盡可能地使各目標函數(shù)均較優(yōu)的情況下實現(xiàn)傳感器優(yōu)化布置。
　　4)研究鐵塔在動荷載作用下的動應變分布特性。分析鐵塔風場特性，采用風譜性質(zhì)隨高度變化的Kaimal譜模擬風速時

4、程，并轉化為鐵塔風荷載，利用有限元瞬態(tài)分析方法分析鐵塔風振響應，采用輸電鐵塔應變模態(tài)分析方法計算了鐵塔在風荷載作用下的動應變分布特性與變化規(guī)律;同時，以脫冰導地線動態(tài)張力的實驗結果為基礎，計算了輸電鐵塔在整檔脫冰工況下的動應變響應。
　　5)輸電鐵塔風振響應實驗與模態(tài)參數(shù)識別。采用雙軸加速度傳感器優(yōu)化布置方案進行測點布置，對鐵塔進行風振響應實測，利用基于自然激勵技術的特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法并結合穩(wěn)定圖法分析鐵塔結構模態(tài)參數(shù)，提取得到鐵塔

5、固有頻率和阻尼比。
　　6)研究低采樣頻率下加速度積分獲得振動位移的方法。結合移動窗法，以Lagrange多項式擬合為基礎，提出了一種由加速度信號積分位移的方法，推導了位移數(shù)值積分的顯性表達式。通過仿真信號的模擬分析和對模型輸電塔實測振動信號的分析計算，說明本文所提方法具有更高的精度。
　　7)鐵塔主材損傷識別分析。柔度矩陣構建簡便，只需少數(shù)低階模態(tài)參數(shù)即可獲得較高的精度，鐵塔主材損傷后，其結構柔度矩陣會發(fā)生變化，通過柔度差