本发明涉及电力仿真领域，尤其涉及一种输电塔线风致振动响应仿真方法及装置。
背景技术：
随着计算机技术的飞速发展，数值计算得到广泛普及，大量的工程计算分析软件应运而生，但是可以进行输电塔体系风致振动响应分析的软件较少，且，输电塔塔型繁多复杂，杆件空间关系复杂。
现有的风致振动响应仿真方法并未考虑多塔建模，也未考虑输电塔在空间中的转角问题，且，风荷载人工计算的过程繁琐，导致了本领域技术人员需要提供一种输电塔线风致振动响应仿真方法的技术问题。
技术实现要素：
本发明提供了一种输电塔线风致振动响应仿真方法及装置，用于解决现有的风致振动响应仿真方法并未考虑多塔建模，也未考虑输电塔在空间中的转角问题，且，风荷载人工计算的过程繁琐，导致的本领域技术人员需要提供一种输电塔线风致振动响应仿真方法的技术问题。
本发明提供的一种输电塔线风致振动响应仿真方法，包括：
确定至少两个输电塔对应的输电塔杆件单元类型、输电塔对应的输电塔杆件材料类型、以及输电塔对应的输电塔杆件截面形状；
建立所述输电塔对应的局部坐标；
确定所述输电塔的塔型和分别与所述输电塔的输电塔脚、输电塔身和输电塔头对应的第一参数，并根据所述塔型和所述第一参数将所述输电塔杆件单元进行拼接，建立所述输电塔的线模型，其中，所述塔型包括：干字塔、猫头塔和酒杯塔；
确定所述输电塔的线模型对应的输电塔脚的脚点的位置坐标；
确定所述输电塔的线模型对应的输电塔杆件单元属性、与所述输电塔的线模型对应的输电塔杆件材料属性、与所述输电塔的线模型对应的输电塔杆件截面属性和所述输电塔的线模型的网格划分精度，并根据所述网格划分精度对所述输电塔的线模型进行网格划分，建立所述输电塔的有限元模型；
确定输电线的第二参数和所述输电塔的有限元模型中与所述输电线连接的输电线端点，并根据输电线的所述第二参数和输电线端点建立对应的输电塔-输电线耦合模型；
确定输电塔-输电线耦合模型中施加风荷载的节点以及施加在所述节点上的风荷载的荷载方向；
确定所述风荷载的荷载参数和结构参数，所述荷载参数包括：风荷载生成数量、风荷载频率采样点数、风荷载的上限频率、初始点高度、地面粗糙度、粗糙度系数、初始点平均风速和风速时间间隔；
根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载时程数据；
根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成模拟风荷载数据。
优选地，所述并根据输电线的所述第二参数和输电线端点建立对应的输电塔-输电线耦合模型：
确定输电线的索水平张力收敛精度，根据所述收敛精度、输电线的所述第二参数和输电线端点，通过直接迭代法对输电线进行找形操作，建立输电塔-输电线耦合模型。
优选地，所述确定输电塔-输电线耦合模型中施加风荷载的节点以及施加在所述节点上的风荷载的荷载方向包括：
确定输电塔-输电线耦合模型中施加风荷载的节点，根据所述输电塔局部坐标确定施加在所述节点上的风荷载的荷载方向。
优选地，所述根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载时程数据包括：
根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载功率谱密度矩阵，根据所述风荷载功率谱密度矩阵通过谐波合成法生成风荷载时程数据。
优选地，所述根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成模拟风荷载数据包括：
根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载功率谱密度矩阵，根据所述风荷载功率谱密度矩阵进行ldlt分解后进行线性组合得到模拟风荷载数据。
本发明提供的一种输电塔线风致振动响应仿真装置，包括：
第一确定模块，用于确定至少两个输电塔对应的输电塔杆件单元类型、输电塔对应的输电塔杆件材料类型、以及输电塔对应的输电塔杆件截面形状；
第一建立模块，用于建立所述输电塔对应的局部坐标；
第二确定模块，确定所述输电塔的塔型和分别与所述输电塔的输电塔脚、输电塔身和输电塔头对应的第一参数；
第二建立模块，用于根据所述塔型和所述第一参数将所述输电塔杆件单元进行拼接，建立所述输电塔的线模型，其中，所述塔型包括：干字塔、猫头塔和酒杯塔；
第三确定模块，用于确定所述输电塔的线模型对应的输电塔脚的脚点的位置坐标；
第四确定模块，用于确定所述输电塔的线模型对应的输电塔杆件单元属性、与所述输电塔的线模型对应的输电塔杆件材料属性、与所述输电塔的线模型对应的输电塔杆件截面属性和所述输电塔的线模型的网格划分精度；
第三建立模块，用于根据所述网格划分精度对所述输电塔的线模型进行网格划分，建立所述输电塔的有限元模型；
第五确定模块，用于确定输电线的第二参数和所述输电塔的有限元模型中与所述输电线连接的输电线端点；
第四建立模块，用于根据输电线的所述第二参数和输电线端点建立对应的输电塔-输电线耦合模型；
第六确定模块，用于确定输电塔-输电线耦合模型中施加风荷载的节点以及施加在所述节点上的风荷载的荷载方向；
第七确定模块，用于确定所述风荷载的荷载参数和结构参数，所述荷载参数包括：风荷载生成数量、风荷载频率采样点数、风荷载的上限频率、初始点高度、地面粗糙度、粗糙度系数、初始点平均风速和风速时间间隔；
第一生成模块，用于根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载时程数据；
第二生成模块，用于根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成模拟风荷载数据。
优选地，所述第四建立模块具体用于：
确定输电线的索水平张力收敛精度，根据所述收敛精度、输电线的所述第二参数和输电线端点，通过直接迭代法对输电线进行找形操作，建立输电塔-输电线耦合模型。
优选地，所述第六确定模块具体用于：
确定输电塔-输电线耦合模型中施加风荷载的节点，根据所述输电塔局部坐标确定施加在所述节点上的风荷载的荷载方向。
优选地，所述第一生成模块具体用于：
根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载功率谱密度矩阵，根据所述风荷载功率谱密度矩阵通过谐波合成法生成风荷载时程数据。
优选地，所述第二生成模块具体用于：
根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载功率谱密度矩阵，根据所述风荷载功率谱密度矩阵进行ldlt分解后进行线性组合得到模拟风荷载数据。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种输电塔线风致振动响应仿真方法，包括：确定至少两个输电塔对应的输电塔杆件单元类型、输电塔对应的输电塔杆件材料类型、以及输电塔对应的输电塔杆件截面形状；建立所述输电塔对应的局部坐标；确定所述输电塔的塔型和分别与所述输电塔的输电塔脚、输电塔身和输电塔头对应的第一参数，并根据所述塔型和所述第一参数将所述输电塔杆件单元进行拼接，建立所述输电塔的线模型，其中，所述塔型包括：干字塔、猫头塔和酒杯塔；确定所述输电塔的线模型对应的输电塔脚的脚点的位置坐标；确定所述输电塔的线模型对应的输电塔杆件单元属性、与所述输电塔的线模型对应的输电塔杆件材料属性、与所述输电塔的线模型对应的输电塔杆件截面属性和所述输电塔的线模型的网格划分精度，并根据所述网格划分精度对所述输电塔的线模型进行网格划分，建立所述输电塔的有限元模型；确定输电线的第二参数和所述输电塔的有限元模型中与所述输电线连接的输电线端点，并根据输电线的所述第二参数和输电线端点建立对应的输电塔-输电线耦合模型；确定输电塔-输电线耦合模型中施加风荷载的节点以及施加在所述节点上的风荷载的荷载方向；确定所述风荷载的荷载参数和结构参数，所述荷载参数包括：风荷载生成数量、风荷载频率采样点数、风荷载的上限频率、初始点高度、地面粗糙度、粗糙度系数、初始点平均风速和风速时间间隔；根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载时程数据；根据所述风荷载的荷载参数和结构参数生成模拟风荷载数据。
本发明中，通过建立与输电塔对应的局部坐标和至少两个输电塔对应的输电塔-输电线耦合模型，并利用风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载时程数据和风荷载时程数据，解决了现有的风致振动响应仿真方法并未考虑多塔建模，也未考虑输电塔在空间中的转角问题，且，风荷载人工计算的过程繁琐，导致的本领域技术人员需要提供一种输电塔线风致振动响应仿真方法的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种输电塔线风致振动响应仿真方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的一种输电塔线风致振动响应仿真方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的一种输电塔线风致振动响应仿真方法的一个仿真软件操作界面示意图；
图4为本发明提供的一种输电塔线风致振动响应仿真方法的一个仿真软件操作界面示意图；
图5为本发明提供的一种输电塔线风致振动响应仿真方法的一个仿真软件操作界面示意图；
图6为本发明提供的一种输电塔线风致振动响应仿真装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种输电塔线风致振动响应仿真方法及装置，解决了现有的风致振动响应仿真方法并未考虑多塔建模，也未考虑输电塔在空间中的转角问题，且，风荷载人工计算的过程繁琐，导致的本领域技术人员需要提供一种输电塔线风致振动响应仿真方法的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种输电塔线风致振动响应仿真方法，包括：
101：确定至少两个输电塔对应的输电塔杆件单元类型、输电塔对应的输电塔杆件材料类型、以及输电塔对应的输电塔杆件截面形状；
102：建立输电塔对应的局部坐标；
103：确定输电塔的塔型和分别与输电塔的输电塔脚、输电塔身和输电塔头对应的第一参数，并根据塔型和第一参数将输电塔杆件单元进行拼接，建立输电塔的线模型，其中，塔型包括：干字塔、猫头塔和酒杯塔；
需要说明的是，第一参数可以为：输电塔脚距、塔高等输电塔结构参数。
104：确定输电塔的线模型对应的输电塔脚的脚点的位置坐标；
105：确定输电塔的线模型对应的输电塔杆件单元属性、与输电塔的线模型对应的输电塔杆件材料属性、与输电塔的线模型对应的输电塔杆件截面属性和输电塔的线模型的网格划分精度，并根据网格划分精度对输电塔的线模型进行网格划分，建立输电塔的有限元模型；
106：确定输电线的第二参数和输电塔的有限元模型中与输电线连接的输电线端点，并根据输电线的第二参数和输电线端点建立对应的输电塔-输电线耦合模型；
需要说明的是，输电线可以是但不限于钢筋铝绞线，输电线的第二参数可以为：输电线长度、线密度、输电线的弹性模量和输电线直径等。
107：确定输电塔-输电线耦合模型中施加风荷载的节点以及施加在节点上的风荷载的荷载方向；
108：确定风荷载的荷载参数和结构参数，荷载参数包括：风荷载生成数量、风荷载频率采样点数、风荷载的上限频率、初始点高度、地面粗糙度、粗糙度系数、初始点平均风速和风速时间间隔；
需要说明的是，模拟风个数，即是用户根据工程或者其他需要，要生成的风荷载个数，频率采样点数代表着风荷载数值模拟出来结果由多少个点组成，上限频率用于根据用户的需求，生成该频率范围内的风荷载，初始点高度用于求解任意风速高度的基础值，地面粗糙度用于计算摩阻速度的参数，粗糙度系数用于计算平均风速的参数，初始点平均风速对应风速高度处的平均风速，风速时间间隔为风荷载数值模拟点时间间隔。
109：根据风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载时程数据；
110：根据风荷载的荷载参数和结构参数生成模拟风荷载数据。
本发明实施例提供的一种输电塔线风致振动响应仿真方法，包括：确定至少两个输电塔对应的输电塔杆件单元类型、输电塔对应的输电塔杆件材料类型、以及输电塔对应的输电塔杆件截面形状；建立输电塔对应的局部坐标；确定输电塔的塔型和分别与输电塔的输电塔脚、输电塔身和输电塔头对应的第一参数，并根据塔型和第一参数将输电塔杆件单元进行拼接，建立输电塔的线模型，其中，塔型包括：干字塔、猫头塔和酒杯塔；确定输电塔的线模型对应的输电塔脚的脚点的位置坐标；确定输电塔的线模型对应的输电塔杆件单元属性、与输电塔的线模型对应的输电塔杆件材料属性、与输电塔的线模型对应的输电塔杆件截面属性和输电塔的线模型的网格划分精度，并根据网格划分精度对输电塔的线模型进行网格划分，建立输电塔的有限元模型；确定输电线的第二参数和输电塔的有限元模型中与输电线连接的输电线端点，并根据输电线的第二参数和输电线端点建立对应的输电塔-输电线耦合模型；确定输电塔-输电线耦合模型中施加风荷载的节点以及施加在节点上的风荷载的荷载方向；确定风荷载的荷载参数和结构参数，荷载参数包括：风荷载生成数量、风荷载频率采样点数、风荷载的上限频率、初始点高度、地面粗糙度、粗糙度系数、初始点平均风速和风速时间间隔；根据风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载时程数据；根据风荷载的荷载参数和结构参数生成模拟风荷载数据，通过建立与输电塔对应的局部坐标和至少两个输电塔对应的输电塔-输电线耦合模型，并利用风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载时程数据和风荷载时程数据，解决了现有的风致振动响应仿真方法并未考虑多塔建模，也未考虑输电塔在空间中的转角问题，且，风荷载人工计算的过程繁琐，导致的本领域技术人员需要提供一种输电塔线风致振动响应仿真方法的技术问题。
以上是对一种输电塔线风致振动响应仿真方法的一个实施例进行的描述，下面将对一种输电塔线风致振动响应仿真方法的另一个实施例进行详细的描述。
请参阅图2，本发明实施例提供的一种输电塔线风致振动响应仿真方法，包括：
201：确定至少两个输电塔对应的输电塔杆件单元类型、输电塔对应的输电塔杆件材料类型、以及输电塔对应的输电塔杆件截面形状；
202：建立输电塔对应的局部坐标；
203：确定输电塔的塔型和分别与输电塔的输电塔脚、输电塔身和输电塔头对应的第一参数，并根据塔型和第一参数将输电塔杆件单元进行拼接，建立输电塔的线模型，其中，塔型包括：干字塔、猫头塔和酒杯塔；
在具体实施过程中，线模型的构建操作可以通过仿真软件ansys进行，请参照图3和图4，图3为酒杯塔的线模型构建示意图，图4为干字塔的线模型构建示意图。
204：确定输电塔的线模型对应的输电塔脚的脚点的位置坐标；
205：确定输电塔的线模型对应的输电塔杆件单元属性、与输电塔的线模型对应的输电塔杆件材料属性、与输电塔的线模型对应的输电塔杆件截面属性和输电塔的线模型的网格划分精度，并根据网格划分精度对输电塔的线模型进行网格划分，建立输电塔的有限元模型；
206：确定输电线的第二参数和输电塔的有限元模型中与输电线连接的输电线端点，确定输电线的索水平张力收敛精度，根据收敛精度、输电线的第二参数和输电线端点，通过直接迭代法对输电线进行找形操作，建立输电塔-输电线耦合模型；
在具体实施过程中，输电线的找形操作可以通过仿真软件ansys进行，请参照图5，图5为输电线的找形操作示意图。
207：确定输电塔-输电线耦合模型中施加风荷载的节点，根据输电塔局部坐标确定施加在节点上的风荷载的荷载方向；
208：确定风荷载的荷载参数和结构参数，荷载参数包括：风荷载生成数量、风荷载频率采样点数、风荷载的上限频率、初始点高度、地面粗糙度、粗糙度系数、初始点平均风速和风速时间间隔；
在具体实施过程中，风荷载的荷载参数和结构参数可以通过仿真软件matlab模块进行参数的输入，请参照图3，图3为风荷载的荷载参数和结构参数在matlab中的设置输入界面，界面为当风荷载生成数量为10、风荷载频率采样点数为1024、风荷载的上限频率为6.28、初始点高度为10、地面粗糙度为0.03、粗糙度系数为0.16、初始点平均风速为10和风速时间间隔为0.5时的设置界面，用户需要输入对应表格内的数据，数据表格内的列数量可以是根据风荷载参数输入里面的“模拟风个数”而进行对应的变化，例如，确定生成2个模拟风，在“模拟风个数”处输入2，即可得到对应的表格。
209：根据风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载功率谱密度矩阵，根据风荷载功率谱密度矩阵通过谐波合成法生成风荷载时程数据；
210：根据风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载功率谱密度矩阵，根据风荷载功率谱密度矩阵进行ldlt分解后进行线性组合得到模拟风荷载数据。
以上是对一种输电塔线风致振动响应仿真方法的另一个实施例进行的描述，下面将对一种输电塔线风致振动响应仿真装置的一个实施例进行详细的描述。
请参阅图6，本发明实施例提供的一种输电塔线风致振动响应仿真装置，包括：
第一确定模块601，用于确定至少两个输电塔对应的输电塔杆件单元类型、输电塔对应的输电塔杆件材料类型、以及输电塔对应的输电塔杆件截面形状；
第一建立模块602，用于建立输电塔对应的局部坐标；
第二确定模块603，确定输电塔的塔型和分别与输电塔的输电塔脚、输电塔身和输电塔头对应的第一参数；
第二建立模块604，用于根据塔型和第一参数将输电塔杆件单元进行拼接，建立输电塔的线模型，其中，塔型包括：干字塔、猫头塔和酒杯塔；
第三确定模块605，用于确定输电塔的线模型对应的输电塔脚的脚点的位置坐标；
第四确定模块606，用于确定输电塔的线模型对应的输电塔杆件单元属性、与输电塔的线模型对应的输电塔杆件材料属性、与输电塔的线模型对应的输电塔杆件截面属性和输电塔的线模型的网格划分精度；
第三建立模块607，用于根据网格划分精度对输电塔的线模型进行网格划分，建立输电塔的有限元模型；
第五确定模块608，用于确定输电线的第二参数和输电塔的有限元模型中与输电线连接的输电线端点；
第四建立模块609，用于根据输电线的第二参数和输电线端点建立对应的输电塔-输电线耦合模型；
第六确定模块610，用于确定输电塔-输电线耦合模型中施加风荷载的节点以及施加在节点上的风荷载的荷载方向；
第七确定模块611，用于确定风荷载的荷载参数和结构参数，荷载参数包括：风荷载生成数量、风荷载频率采样点数、风荷载的上限频率、初始点高度、地面粗糙度、粗糙度系数、初始点平均风速和风速时间间隔；
第一生成模块612，用于根据风荷载的荷载参数和结构参数生成风荷载时程数据；
第二生成模块613，用于根据风荷载的荷载参数和结构参数生成模拟风荷载数据。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。