一种变压器抗震仿真方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电网防灾减灾技术领域，具体提供了一种变压器抗震仿真方法及装置，包括：基于预先构建的等效线性黏弹性模型的最大动剪模量对所述预先构建的等效线性黏弹性模型进行迭代更新，得到土体有限元模型；将土体有限元模型和变压器有限元模型连接，得到包含土体和变压器的有限元模型；基于所述包含土体和变压器的有限元模型进行有限元仿真。本发明专利技术提供的技术方案，针对特高压变压器安装于黏性土地基上时，可以较为精确的分析在地震载荷作用下，土体的动力特性变化对特高压变压器抗震性能的影响，考虑到了黏性土地基与上部结构的相互作用影响，与工程实际较为一致。与工程实际较为一致。与工程实际较为一致。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器抗震仿真方法及装置


[0001]本专利技术涉及电网防灾减灾
，具体涉及一种变压器抗震仿真方法及装置。

技术介绍

[0002]在传统的结构动力计算分析中，对于建筑于由土或岩石所构成的场地之上的结构物，往往假定场地地基为刚性，即只考虑结构物与地基之间力的相互作用问题，而忽略其变形协调问题。而实际上，由于地基材料的非绝对刚性，甚至相比于结构材料来说其具有强烈的非线性变形性质，在动力荷载作用过程中，结构物与地基之间既存在着力的相互作用，也存在着变形的相互约制，进而引起振动能量的相互传播和交换，使得实际结构物的动力反应与在刚性地基假设下所算得的反应有很大差别。因此把结构和地基基础作为一个整体的开放体系，而不是单独把结构当作一个封闭的与地基介质之间没有任何能量交换的系统，来研究其在动力荷载作用下的反应，即构成了土－结构动力相互作用问题。
[0003]有研究表明，土体的动力特性对上部结构的动力学行为存在一定的影响，但大多数的研究都是将地基基础和上部结构分开考虑，把地基作为绝对刚性，上部结构的底部作为固定端进行研究，而在地震过程中电气设备的地基基础不可避免的会发生变形，对上部结构的振动产生影响，这种对上部结构的自振特性、应力及位移的影响还鲜有研究涉及。

技术实现思路

[0004]为了克服上述缺陷，本专利技术提出了一种变压器抗震仿真方法及装置。
[0005]第一方面，提供一种变压器抗震仿真方法，所述变压器抗震仿真方法包括：
[0006]基于预先构建的等效线性黏弹性模型的最大动剪模量对所述预先构建的等效线性黏弹性模型进行迭代更新，得到土体有限元模型；
[0007]将土体有限元模型和变压器有限元模型连接，得到包含土体和变压器的有限元模型；
[0008]基于所述包含土体和变压器的有限元模型进行有限元仿真。
[0009]优选的，所述基于预先构建的等效线性黏弹性模型的最大动剪模量对所述预先构建的等效线性黏弹性模型进行迭代更新，得到土体有限元模型，包括：
[0010]步骤1.初始化等效线性黏弹性模型和迭代次数；
[0011]步骤2.对等效线性黏弹性模型进行抗震实验，得到等效线性黏弹性模型的状态变量和最大动剪模量；
[0012]步骤3.判断所述最大动剪模量与上一次迭代得到的最大动剪模量之间的差值是否大于阈值，若是，则更新等效线性黏弹性模型的状态变量为所述步骤2中得到的状态变量后返回步骤2，否则，将当前等效线性黏弹性模型作为土体有限元模型。
[0013]进一步的，所述状态变量包括下述中的至少一种：土体单元的围压、与土体剪应变相关的剪切模量比、阻尼比。
[0014]进一步的，所述与土体剪应变相关的剪切模量比的计算式如下：
[0015][0016]上式中，w为与土体剪应变相关的剪切模量比，G
max
为等效线性黏弹性模型的最大动剪模量，G为等效线性黏弹性模型的剪切模量。
[0017]进一步的，所述等效线性黏弹性模型的最大动剪模量的计算式如下：
[0018][0019]上式中，G
max
为等效线性黏弹性模型的最大动剪模量，K为第一预设材料参数，n为第二预设材料参数，P
a
为标准大气压，σ
′3为土体单元围压。
[0020]优选的，所述基于所述包含土体和变压器的有限元模型进行有限元仿真，包括：
[0021]基于所述包含土体和变压器的有限元模型，输入人工拟合地震动时程曲线，进行地震作用下变压器的抗震性能分析，得到分析结果；
[0022]其中，所述分析结果包括下述中的至少一种：变压器套管在地震作用下的根部应力变化曲线、顶部位移变化曲线。
[0023]第二方面，提供一种变压器抗震仿真装置，所述变压器抗震仿真装置包括：
[0024]修整模块，用于基于预先构建的等效线性黏弹性模型的最大动剪模量对所述预先构建的等效线性黏弹性模型进行迭代更新，得到土体有限元模型；
[0025]重构模块，用于将土体有限元模型和变压器有限元模型连接，得到包含土体和变压器的有限元模型；
[0026]分析模块，用于基于所述包含土体和变压器的有限元模型进行有限元仿真。
[0027]优选的，所述修整模块具体用于：
[0028]步骤1.初始化等效线性黏弹性模型和迭代次数；
[0029]步骤2.对等效线性黏弹性模型进行抗震实验，得到等效线性黏弹性模型的状态变量和最大动剪模量；
[0030]步骤3.判断所述最大动剪模量与上一次迭代得到的最大动剪模量之间的差值是否大于阈值，若是，则更新等效线性黏弹性模型的状态变量为所述步骤2中得到的状态变量后返回步骤2，否则，将当前等效线性黏弹性模型作为土体有限元模型。
[0031]进一步的，所述状态变量包括下述中的至少一种：土体单元的围压、与土体剪应变相关的剪切模量比、阻尼比。
[0032]进一步的，所述与土体剪应变相关的剪切模量比的计算式如下：
[0033][0034]上式中，w为与土体剪应变相关的剪切模量比，G
max
为等效线性黏弹性模型的最大动剪模量，G为等效线性黏弹性模型的剪切模量。
[0035]进一步的，所述等效线性黏弹性模型的最大动剪模量的计算式如下：
[0036][0037]上式中，G
max
为等效线性黏弹性模型的最大动剪模量，K为第一预设材料参数，n为第二预设材料参数，P
a
为标准大气压，σ
′3为土体单元围压。
[0038]优选的，所述分析模块具体用于：
[0039]基于所述包含土体和变压器的有限元模型，输入人工拟合地震动时程曲线，进行地震作用下变压器的抗震性能分析，得到分析结果；
[0040]其中，所述分析结果包括下述中的至少一种：变压器套管在地震作用下的根部应力变化曲线、顶部位移变化曲线。
[0041]第三方面，提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
[0042]所述处理器，用于存储一个或多个程序；
[0043]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现所述的变压器抗震仿真方法。
[0044]第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现所述的变压器抗震仿真方法。
[0045]本专利技术上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
[0046]本专利技术提供了一种变压器抗震仿真方法及装置，包括：基于预先构建的等效线性黏弹性模型的最大动剪模量对所述预先构建的等效线性黏弹性模型进行迭代更新，得到土体有限元模型；将土体有限元模型和变压器有限元模型连接，得到包含土体和变压器的有限元模型；基于所述包含土体和变压器的有限元模型进行有限元仿真。本专利技术提供的技术方案，针对特高压变压器安装于黏性土地基上时，可以较为精确的分析在地震载荷作用下，土体的动力特性变化对特高压变压器抗震性能的影响，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器抗震仿真方法，其特征在于，所述方法包括：基于预先构建的等效线性黏弹性模型的最大动剪模量对所述预先构建的等效线性黏弹性模型进行迭代更新，得到土体有限元模型；将土体有限元模型和变压器有限元模型连接，得到包含土体和变压器的有限元模型；基于所述包含土体和变压器的有限元模型进行有限元仿真。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等效线性黏弹性模型的最大动剪模量对所述预先构建的等效线性黏弹性模型进行迭代更新，得到土体有限元模型，包括：步骤1.初始化等效线性黏弹性模型和迭代次数；步骤2.对等效线性黏弹性模型进行抗震实验，得到等效线性黏弹性模型的状态变量和最大动剪模量；步骤3.判断所述最大动剪模量与上一次迭代得到的最大动剪模量之间的差值是否大于阈值，若是，则更新等效线性黏弹性模型的状态变量为所述步骤2中得到的状态变量后返回步骤2，否则，将当前等效线性黏弹性模型作为土体有限元模型。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述状态变量包括下述中的至少一种：土体单元的围压、与土体剪应变相关的剪切模量比、阻尼比。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述与土体剪应变相关的剪切模量比的计算式如下：上式中，w为与土体剪应变相关的剪切模量比，G
max
为等效线性黏弹性模型的最大动剪模量，G为等效线性黏弹性模型的剪切模量。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述等效线性黏弹性模型的最大动剪模量的计算式如下：上式中，G
max
为等效线性黏弹性模型的最大动剪模量，K为第一预设材料参数，n为第二预设材料参数，P
a
为标准大气压，σ3′
为土体单元围压。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述包含土体和变压器的有限元模型进行有限元仿真，包括：基于所述包含土体和变压器的有限元模型，输入人工拟合地震动时程曲线，进行地震作用下变压器的抗震性能分析，得到分析结果；其中，所述分析结果包括下述中的至少一种：变压器套管在地震作用下的根部应力变化曲线、顶部位移变化曲线。7.一种变压器抗震仿真装置，其特征在于，所述装置包括：修整模块，用于基于预先构建的等效线性黏弹性模型的最大动剪模量对所述预先构建的等效线性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海菠，程永锋，卢智成，朱祝兵，刘振林，林森，薛耀东，薛志航，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：