本发明专利技术涉及一种基于风沙荷载的输电塔受力分析方法、装置及存储介质，其中方法包括：获取风速和沙尘天气等级；基于沙尘天气等级和沙粒荷载计算模型确定沙粒荷载；基于静态风荷载标准值计算模型确定静态风荷载标准值；基于风速和脉动风荷载计算模型确定脉动风荷载；基于风沙荷载计算模型计算风沙荷载，所述风速荷载计算模型基于沙粒荷载、静态风荷载标准值和脉动风荷载确定；将风沙荷载分别施加于输电塔各节点，得到输电塔受力分析结果。与现有技术相比，本发明专利技术有效弥补了风沙荷载计算模型的缺失，使得输电塔受力分析更准确。使得输电塔受力分析更准确。使得输电塔受力分析更准确。
【技术实现步骤摘要】
基于风沙荷载的输电塔受力分析方法、装置及存储介质
[0001]本专利技术涉及输电塔受力分析领域，尤其是涉及一种基于风沙荷载的输电塔受力分析方法、装置及存储介质。
技术介绍
[0002]基础设施的建设是必要基石，其中基础设施的建设就包括了输电塔线体系的落成。由于输电铁塔的风振敏感度极大，而荒滩戈壁多、风沙覆盖面广、极易引起风沙灾害等地貌特点使得处在西北地区的铁塔在使用过程中时常面临着风沙荷载的冲击与侵蚀，严重时可能会导致塔架部分杆件失效、整塔倒塌等灾害的产生，极大地影响了输电铁塔的耐久性与安全性。
[0003]沙尘暴本质是一种气固耦合的两相流运动，即空气携沙运动。由于空气与沙地摩擦作用产生了风沙流，当风速达到临界起沙风速时，则沙粒在风的带动下进行运动，使得沙粒能够脱离地表并进入到气流中，形成不同等级的沙尘天气，甚至沙尘暴。
[0004]虽然目前针对纯风荷载作用于输电铁塔的力学性能研究已经趋于成熟，但是由于风沙流体的运动形式极其复杂，现有研究局限于输沙率模型、风速轮廓线规律、沙粒运动形式、输沙通量的垂直分布、临界起沙风速及风沙流场特征等方面，而关于风沙荷载作用于塔架结构所造成的危害却缺乏深入研究。
[0005]世界各国在相关规范中也并未针对风沙荷载的内容做出权威性的规定，所以对于风沙荷载的破坏程度和等级尚无定论。因此针对风沙环境下作用于输电铁塔的风沙荷载计算模型及应用的研究具有举足轻重的实际意义。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的就是为了提供一种基于风沙荷载的输电塔受力分析方法、装置及存储介质，弥补风沙荷载计算模型的缺失，提高输电塔受力分析的准确性和实际适用性。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种基于风沙荷载的输电塔受力分析方法，包括以下步骤：
[0009]获取风速和沙尘天气等级；
[0010]基于沙尘天气等级和沙粒荷载计算模型确定沙粒荷载；
[0011]基于静态风荷载标准值计算模型确定静态风荷载标准值；
[0012]基于风速和脉动风荷载计算模型确定脉动风荷载；
[0013]基于风沙荷载计算模型计算风沙荷载，所述风速荷载计算模型基于沙粒荷载、静态风荷载标准值和脉动风荷载确定；
[0014]将风沙荷载分别施加于输电塔各节点，得到输电塔受力分析结果。
[0015]所述沙粒荷载计算模型为：
[0016][0017]式中，F
沙
表示沙粒荷载，即时间段T内沙粒物对输电铁塔的撞击力，单位为N； M表示时间段T内撞击铁塔的沙粒物总质量，单位为kg；v0表示风沙流中单位体积沙粒物的速度，单位为m/s。
[0018]所述沙粒荷载计算模型的参数M基于沙尘天气等级通过查找沙尘天气参数表并进行计算得到。
[0019]所述静态风荷载标准值计算模型为：
[0020]W
静风
＝ω0μ
z
μ
s
β
z
A
f
[0021]式中：W
静风
表示静态风荷载的标准值，单位为N；ω0表示标准高度处的基本风压，单位为N/m2；μ
z
表示高度z处的风压变化系数；μ
s
表示输电塔体型系数；β
z
表示高度z处风振系数；A
f
表示铁塔杆件迎风面积，单位为m2。
[0022]所述风速为平均风速和脉动风速的和，其中，所述平均风速通过风剖面种类模拟得到，所述脉动风速根据预配置的风速谱模拟得到。
[0023]所述脉动风荷载计算模型为：
[0024][0025]式中：F
脉动风
表示脉动风荷载，V(T)表示时间段T内随时间变化的风速，单位为 m/s，μ
s
表示输电塔体型系数；A
f
表示铁塔杆件迎风面积，单位为m2。
[0026]所述风沙荷载计算模型为：
[0027][0028]式中：F表示风沙荷载，单位为N；F
风
表示纯风荷载，单位为N；F
沙
表示沙粒荷载，单位为N，W
静风
表示静态风荷载标准值，F
脉动风
表示脉动风荷载。
[0029]所述输电塔受力分析结果包括位移图、应力图和轴力图。
[0030]一种基于风沙荷载的输电塔受力分析装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的方法。
[0031]一种存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现如上述所述的方法。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0033](1)本专利技术提出了一种风沙环境下作用于输电铁塔上的风沙荷载计算模型，有效弥补了相关领域中风沙荷载计算模型缺失的问题，并基于风沙荷载计算模型对输电塔进行受力分析，有效模拟实际场景，能够为输电塔寿命预测和受损性分析提供思路；
[0034](2)本专利技术针对静态风沙荷载与脉动风沙荷载在实际计算中不同的特点，区分了不同风作用下的风沙荷载计算方法，使得计算结果更具有准确性；
[0035](3)本专利技术针对实际沙粒不规整、实际沙粒荷载施加方式不理想等问题，假定沙粒物撞击输电铁塔为一种弹性碰撞，且撞击前后速度大小是不变的，增加了安全储备，达到简化计算模型的特点，便于实际计算。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的方法流程图；
[0037]图2为某高度处模拟点由风谱拟合出的1024s内的风速时程曲线；
[0038]图3为风沙荷载施加于输电塔各节点的示意图；
[0039]图4为一种实施例中10s内脉动风沙荷载作用下各模拟点位移时程曲线；
[0040]图5为一种实施例中10s内出现的最大位移示意图
[0041]图6为一种实施例中10s内出现的最大应力示意图。
具体实施方式
[0042]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0043]一种基于风沙荷载的输电塔受力分析方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0044]1)获取风速和沙尘天气等级；
[0045]2)基于沙尘天气等级和沙粒荷载计算模型确定沙粒荷载；
[0046]根据《沙尘天气等级》内容，得到沙尘天气参数表如表1所示。
[0047]表1沙尘天气参数表
[0048][0049]注：TSP浓度为直径d≤100μm的颗粒物质量浓度
[0050]从表1中，可明显得知各等级的沙尘天气对应的各个参数，其中TSP浓度作为判定沙尘天气等级的重要指标之一，它也能具体衡量风沙流中所能携带的沙粒量。
[0051]为提高钢结构的安全耐久性，输电铁塔杆件表面一般会涂上一层镀锌层，以抵抗风沙冲蚀。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于风沙荷载的输电塔受力分析方法，其特征在于，包括以下步骤：获取风速和沙尘天气等级；基于沙尘天气等级和沙粒荷载计算模型确定沙粒荷载；基于静态风荷载标准值计算模型确定静态风荷载标准值；基于风速和脉动风荷载计算模型确定脉动风荷载；基于风沙荷载计算模型计算风沙荷载，所述风速荷载计算模型基于沙粒荷载、静态风荷载标准值和脉动风荷载确定；将风沙荷载分别施加于输电塔各节点，得到输电塔受力分析结果。2.根据权利要求1所述的一种基于风沙荷载的输电塔受力分析方法，其特征在于，所述沙粒荷载计算模型为：式中，F
沙
表示沙粒荷载，即时间段T内沙粒物对输电铁塔的撞击力，单位为N；M表示时间段T内撞击铁塔的沙粒物总质量，单位为kg；v0表示风沙流中单位体积沙粒物的速度，单位为m/s。3.根据权利要求2所述的一种基于风沙荷载的输电塔受力分析方法，其特征在于，所述沙粒荷载计算模型的参数M基于沙尘天气等级通过查找沙尘天气参数表并进行计算得到。4.根据权利要求1所述的一种基于风沙荷载的输电塔受力分析方法，其特征在于，所述静态风荷载标准值计算模型为：W
静风
＝ω0μ
z
μ
s
β
z
A
f
式中：W
静风
表示静态风荷载的标准值，单位为N；ω0表示标准高度处的基本风压，单位为N/m2；μ
z
表示高度z处的风压变化系数；μ
s
表示输电塔体型系数；β
z
表示高度z处风振系数；...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡安龙，薛国斌，朱瑞，董倩，冯燕军，魏勇，袁斌霞，李惠庸，李婧，沈文豪，孙长昊，尚志鹏，李麟鹤，陈庆胜，靳攀润，孙亚璐，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：
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