一种铝合金单丝的磨损评估方法和系统及优化方法和系统技术方案

本发明专利技术公布了一种铝合金单丝的磨损评估方法和系统及优化方法和系统，所述磨损评估方法包括：基于预先构建的有限元模型获取训练数据，并基于所述训练数据训练预先构建的BP神经网络模型，获得BP神经网络模型的响应面函数映射关系；基于所述BP神经网络模型的响应面函数映射关系计算多个铝合金单丝磨损极限状态函数值；利用蒙特卡罗方法产生相应分布的一组随机数，代入BP神经网络模型的响应面函数进行仿真计算得到铝合金单丝磨损极限状态函数值；对当前所有的铝合金单丝磨损极限状态函数值作概率分析，求出满足允许误差条件的磨损可靠度。本发明专利技术缩短了评估铝合金单丝磨损情况的计算周期，适用于工程应用。适用于工程应用。适用于工程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金单丝的磨损评估方法和系统及优化方法和系统


[0001]本专利技术涉及电网防灾
，具体涉及一种铝合金单丝的磨损评估方法和系统及优化方法和系统。

技术介绍

[0002]当大跨越工程输电线路处于持续稳定风区，特高强绞线中铝合金单丝受到风的激励影响严重，由于导线主要是靠线股之间的摩擦来耗散风能，在持续稳定风的作用下，特高强铝合金绞线线股之间的磨损逐渐增大，从而使得特高强铝合金绞线因线股磨损而导致断股的概率增大。大跨越特高强铝合金绞线是输电的载体，在微风振动产生的力场和电流产生的温度场耦合作用下，大跨越特高强铝合金绞线中铝合金单丝的磨损引起绞线在磨损处产生裂纹，进而引起绞线产生疲劳损伤，其疲劳损伤的程度较仅考虑微风振动条件下大跨越特高强铝合金绞线疲劳损伤更为严重。目前，对大跨越导线微动疲劳磨损的评估方法主要是疲劳磨损试验和疲劳有限元分析。疲劳磨损试验可对铝合金单丝的磨损情况直接进行评估，但该方法试验周期很长，试验的费用也很高；用有限元计算的方法也可对铝合金单丝的磨损情况进行评估，但这种方法计算的周期很长，因此这两种方法并不利于工程应用。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金单丝的磨损评估方法，其特征在于，包括：S1、基于预先构建的有限元模型获取训练数据，并基于所述训练数据训练预先构建的BP神经网络模型，获得BP神经网络模型的响应面函数映射关系；S2、基于所述BP神经网络模型的响应面函数映射关系计算多个铝合金单丝磨损极限状态函数值；S3、利用蒙特卡罗方法产生相应分布的一组随机数，代入BP神经网络模型的响应面函数进行仿真计算得到铝合金单丝磨损极限状态函数值；对当前所有的铝合金单丝磨损极限状态函数值作概率分析，求出铝合金单丝的磨损可靠度；S4、判断所述铝合金单丝的磨损可靠度是否满足设置的允许误差条件，当满足条件时，结束计算，获得当前铝合金单丝的磨损可靠度；否则更新铝合金单丝磨损极限状态函数值的个数并执行S3。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先构建的有限元模型获取训练数据，包括：基于预先构建的有限元模型获得铝合金单丝滑动磨损的总深度；多次利用所述有限元模型获得多个铝合金单丝滑动磨损的总深度；将多个铝合金单丝滑动磨损的总深度作为训练数据。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于预先构建的有限元模型获得铝合金单丝滑动磨损的总深度，包括：S301、将钢芯的密度、弹性模量、铝线股的密度、弹性模量、泊松比和线股之间的摩擦系数的值带入预先构建的有限元模型；S302、基于所述有限元模型模拟绞线中铝合金单丝的滑动，从铝合金单丝模型中选取多个目标节点，从每个目标节点的时间历程曲线中截取出属于磨损阶段的曲线；对截取出的磨损阶段曲线基于设定的时间间隔进行划分，并提取出每个时间间隔下每个目标节点在当前磨损次数下的应力值；S303、基于每个目标节点在当前磨损次数下的应力值和测量获得的铝合金单丝的硬度、铝合金单丝的磨损因子、相对滑移速度以及滑移时间，计算得到各时间间隔内铝合金单丝单次滑动的磨损深度；S304、基于各时间间隔内铝合金单丝单次滑动的磨损深度，计算所有时间间隔内单次铝合金单丝滑动的磨损深度；S305、判断磨损次数是否满足设置的磨损总次数；S306、当不满足设置的磨损总次数时，记录当前磨损次数对应的所有时间间隔内单次铝合金单丝滑动的磨损深度，更新磨损次数，并将当前模拟结果中所有时间间隔内单次铝合金单丝滑动的磨损深度作为下一次模拟时铝合金单丝模型的初始条件，执行S302；否则结束迭代，基于所有磨损次数对应的所有时间间隔内单次铝合金单丝滑动的磨损深度得到铝合金单丝滑动磨损的总深度。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述有限元模型的构建，包括：模拟半波长波腹位置的绞线，绞线线股计算单元采用实体单元，绞线线股之间的接触区域采用接触单元，采用映射方式进行网格划分；在长度方向约束Z＝0面的X，Y，Z方向上的自由度。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述各时间间隔内铝合金单丝单次滑动的磨损深度，按下式计算：式中：Δh
j,n,i
为第j次磨损下的第n个目标节点在第i个时间间隔内铝合金单丝单次滑动的磨损深度；H为铝合金单丝的硬度；K为铝合金单丝的磨损因子；v为相对滑移速度；Δt
i
为第i个时间间隔；σ
j,n,i
为第j次磨损下的第n个目标节点在第i个时间间隔内的应力值。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述所有时间间隔内单次铝合金单丝滑动的磨损深度，按下式计算：式中：h
j
为所有时间间隔内第j次磨损下单次铝合金单丝滑动的磨损深度；Δh
j,n,i
为第j次磨损下的第n个目标节点在第i个时间间隔内铝合金单丝单次滑动的磨损深度；N为目标节点的数量；m为时间间隔的数量。7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述铝合金单丝滑动磨损的总深度，按下式计算：式中：h为铝合金单丝滑动磨损的总深度；h
j
为所有时间间隔内第j次磨损下单次铝合金单丝滑动的磨损深度；k为总磨损次数。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述BP神经网络模型的构建，包括：将铝合金单丝的总面积、绞线钢丝的总面积、磨损次数、位移、张力、温度作为输入层，设置输入层神经元的单元数为6；设置一个隐含层，并设置隐含层的单元数为13；将铝合金单丝磨损状态函数作为输出层，设置输出层神经元的单元数为1；其中，所述BP神经网络模型包括所述输入层、隐含层和输出层。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪松，刘胜春，周立宪，齐翼，牛海军，李冬青，顾建，尹泉，孙宝东，孙娜，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：