输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法及系统与流程

技术特征：

1.一种输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定输电导线几何物理参数，包括输电导线的节点信息、导线线型信息以及导线物理参数；所述导线节点信息包括输电导线两端节点坐标；所述导线线型信息为导线单元长度，所述导线物理参数包括材料弹性模量、自重、外荷载，非线性应变以及导线运行张力；

2)根据输电导线几何物理参数确定输电导线单元的应变和应力表达式，并确定导线单元的参数矩阵B的表达式；

3)根据输电导线单元的应变和应力以及导线单元的参数矩阵确定输电导线弹性刚度Ke的弹性模量频率灵敏度；

4)根据输电导线单元的应变和应力以及导线单元的参数矩阵确定输电导线初位移刚度Kg的弹性模量频率灵敏度；

5)根据输电导线单元的应变和应力以及导线单元的参数矩阵确定输电导线初应力刚度Kσ的弹性模量频率灵敏度；

6)将弹性刚度的灵敏度、初位移刚度的灵敏度和初应力刚度的灵敏度集合，并考虑输电导线的质量矩阵、自振频率和振型向量分析计算输电导线的弹性模量频率灵敏度。

2.根据权利要求1所述的输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤2)中输电导线单元的应变和应力表达式，并确定导线单元的参数矩阵B的表达式，具体如下：

参数矩阵B为：

其中：ε为输电导线非线性应变；ζ为导线上任意点的相对坐标；T为形函数；Xe为节点坐标；Ue为节点位移；L为导线单元长度；

输电导线单元的应力与应变的关系为：

σ＝Eε+σ0

其中：E为输电导线单元的弹性模量；σ为输电导线单元轴向应力；σ0为输电导线单元中的初始应力。

3.根据权利要求1所述的输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤3)中输电导线弹性刚度Ke的弹性模量频率灵敏度计算过程如下：基于输电导线单元的几何矩阵和节点坐标向量，建立单元增量形式表示的平衡方程；然后建立位移增量表达式，并进一步建立导线单元弹性刚度的弹性模量频率灵敏度计算公式。

4.根据权利要求1所述的输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤3)中输电导线弹性刚度Ke的弹性模量频率灵敏度计算采用以下公式：

其中，A为导线横截面积；L为导线单元长度，B为参数矩阵，Xe为输电导线单元上节点在整体坐标系下的坐标向量；E为输电导线的弹性模量。

5.根据权利要求1所述的输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法，其特征在于，所述输电导线初位移刚度的灵敏度计算过程如下：基于初位移变形增量表达式，建立初位移增量对弹性模量的灵敏度计算方法；然后建立导线初位移刚度的弹性模量频率灵敏度计算公式。

6.根据权利要求1所述的输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法，其特征在于，所述输电导线初位移刚度Kg的灵敏度计算采用以下公式：

其中，A为导线横截面积；L为导线单元长度，B为参数矩阵，Xe为输电导线单元上节点在整体坐标系下的坐标向量；E为输电导线的弹性模量；Ue为输电导线单元两端节点位移。

7.根据权利要求1所述的输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法，其特征在于，所述输电导线初应力刚度的灵敏度计算过程如下：基于初应力变形增量表达式，建立初应力位移增量对弹性模量的灵敏度计算方法；然后建立导线初应力刚度的弹性模量频率灵敏度计算公式。

8.根据权利要求1所述的输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法，其特征在于，所述输电导线初应力刚度Kσ的灵敏度计算采用以下公式：

其中，A为导线横截面积；L为导线单元长度，B为参数矩阵，Xe为输电导线单元上节点在整体坐标系下的坐标向量；E为输电导线的弹性模量；Ue为输电导线两端节点位移。

9.根据权利要求1所述的输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法，其特征在于，所述输电导线的弹性模量频率灵敏度计算采用以下公式：

其中，Ke为弹性刚度矩阵、Kg为初位移刚度矩阵、Kσ为初应力刚度矩阵、M为输电导线的质量矩阵、为输电导线的r阶振型、fr为输电导线的第r阶频率。

10.一种输电导线的弹性模量频率灵敏度分析系统，其特征在于，包括：

输电导线几何物理参数监测模块，用于确定输电导线的节点信息、线型信息以及导线物理参数；所述导线节点信息包括输电导线两端几何坐标；所述导线线型信息为导线单元长度，所述导线物理参数包括材料弹性模量、自重、外荷载，非线性应变以及导线运行张力；

输电导线单元应变和参数矩阵分析模块，用于根据输电导线几何物理参数确定输电导线单元应变表达式，并确定导线单元的参数矩阵B的表达式；

输电导线弹性刚度的灵敏度分析模块，用于基于输电导线单元的几何矩阵和节点坐标向量，建立单元增量形式表示的平衡方程；然后建立位移增量表达式，并进一步建立导线单元弹性刚度的弹性模量频率灵敏度计算公式；

输电导线初位移刚度的灵敏度分析模块，用于基于初位移变形增量表达式，建立初位移增量对弹性模量的灵敏度计算方法；然后建立导线初位移刚度的弹性模量频率灵敏度计算公式；

输电导线初应力刚度的灵敏度分析模块，用于基于初应力变形增量表达式，建立初应力位移增量对弹性模量的灵敏度计算方法；然后建立导线初应力刚度的弹性模量频率灵敏度计算公式；

输电导线的弹性模量频率灵敏度分析模块，用于根据弹性刚度的灵敏度、初位移刚度的灵敏度和初应力刚度的灵敏度集合，并考虑输电导线的质量矩阵、自振频率和振型向量计算输电导线的弹性模量频率灵敏度。