基于POD-ANNS的架空输电线路舞动响应预测

针对塔线体系下覆冰八分裂导线的舞动特性,通常采用有限元法(FEM)获取舞动响应,但是FEM往往会花费大量时间,获取舞动响应的时间成本巨大,有限模型搭建难度大、类型繁多,同时也必须考虑动力学求解中计算不收敛等棘手问题。因此,获得不同参数、工况下的舞动响应比较困难。该文提出了一种混合代理模型,该模型能基于本征正交分解(POD)和人工神经网络(ANNS)实现舞动响应的快速预测。将FEM得到的舞动响应组合成快照矩阵,然后基于POD方法得到快照矩阵的POD模态基系数和POD模态;使用3种代理模型(BPNN、RBFNN、CNN)预测POD模态基系数,线性组合预测的POD模态基系数和POD模态,实现舞动响应的快速预测;还对比了3种混合模型下(POD-BPNN、POD-RBFNN、POD-CNN)的预测误差,预测时间。结果表明:3种混合模型均能快速、准确地得到目标响应,并且POD-RBFNN混合模型的误差更小;快照数量达到60个,基本可表征出全部样本的特征。

成渝经济圈背景下土木类专业发展的机遇

科学技术迅猛发展,我国的现代化进程不断加快,生态化建设逐年改善,经济发展日益提升,成渝地区也迎来了重大改革和发展。本文阐述了成渝经济圈建设的发展政策,以及在建设过程中出现的各种土木类需求。同时,体现了土木类专业在成渝经济圈建设中发挥的作用,提出了土木类专业在建设中遇到的各种难题,探讨了土木类专业与新型能源、技术相结合下的变化方向,分析了土木类专业在成渝经济圈建设背景下的发展机遇。

成渝经济圈背景下工程管理类课程建设

随着国家经济的快速发展和工程技术水平的提升,社会要求不断提高,同时工程管理作为各行业不可或缺的一部分,工程管理类课程也成为了工程管理高素质人才的必修课。但工程管理类课程范围广,内容繁杂,学生无法深入理解与掌握。为了提高工程管理类课程的教学质量,本文分析了工程管理类课程的现状与意义,特别是对成渝经济圈的影响,以及工程管理类课程的建设。将课程与实际相结合,提高学生的专业性与积极性,为工程管理行业提供高素质人才。

离散方法对覆冰输电线主共振的影响分析

为对比分析覆冰输电线主共振响应的两种不同离散方法,对固有频率和激励频率接近情况下的覆冰输电线做影响分析,本文主要采取位移响应曲线以及幅频响应曲线分析导线的舞动特征及主共振响应.基于哈密顿原理推导输电导线舞动控制偏微分方程,在面内方向施加谐波荷载以定义主共振,基于三阶模态分别采取直接使用Galerkin方法转换偏微分方程为常微分方程;以及先将动张力平均分配在长度范围内离散后再采用Galerkin离散转换成常微分方程的方法;应用多尺度法求解幅频响应曲线,研究第二种离散方法下调谐参数与激励幅值对覆冰输电线主共振响应的影响以及气动荷载对幅频响应曲线的影响.结果表明,不同的离散方法会影响导线的舞动特征与主共振响应,调谐参数与激励幅值也会对导线的主共振造成影响,第二种离散方法的舞动幅值和相位明显大于第一种离散方法.

覆冰四分裂导线空气动力系数数值模拟

利用Fluent流体动力学分析软件计算典型覆冰四分裂导线在特定风速下的绕流问题,所得各覆冰子导线空气动力系数随风攻角变化曲线与由风洞试验所得规律一致。基于数值模拟和风洞试验所得气动系数确定的Den Hartog系数与Nigol系数随风攻角的变化结果吻合。利用由数值模拟和风洞试验获所得气动参数,采用Abaqus有限元软件模拟典型线路段的舞动,通过舞动特性分析比较发现,利用该两组气动系数模拟得到的导线舞动特性一致,表明采用数值模拟方法确定覆冰导线的空气动力系数可用于模拟覆冰导线舞动。

多分裂导线风压阻力系数分析

通过风洞试验测试获得在不同风速和风攻角下四分裂导线的风压阻力系数,同时采用数值模拟方法计算得到与试验模型对应的导线阻力系数,试验和数值结果较吻合。进而利用数值方法对八分裂和六分裂导线的绕流问题进行模拟,得到不同风速和风攻角下分裂导线的阻力系数。与我国现行标准和IEC标准中导线风荷载计算方法进行比较,表明在计算多分裂导线的风压时,其阻力系数按国内现行标准取值可能偏大而过于保守,有必要进一步通过理论和风洞试验研究后进行调整。

不同材料绝缘子串在风荷载下的数值模拟

利用ABAQUS有限元软件建立三档覆冰八分裂导线的数值模型,模拟研究输电线路在不同风荷载下的舞动.基于导线动力特性和舞动特征,分析玻璃、环氧树脂及陶瓷等不同材料绝缘子串对导线舞动的影响,获得特征线路段的舞动响应时程分析、频谱分析与轨迹分析.结合数值模拟结果,进一步对线路在不同风速的风荷载作用下的风偏响应进行时程分析,比较不同材料的绝缘子串对风偏起振现象的抑制效果.结果表明,绝缘子串材料的不同对导线舞动影响较小,对导线风偏幅值起不到抑制效果,因此,在输电线路实际工程应用中,应结合工程造价和防舞性能等因素综合考量选择绝缘子串.

深水无隔水管钻井全井钻柱纵-横-扭耦合非线性振动模型研究

无隔水管钻井是一项极具发展前景的深水钻井技术。针对深水无隔水管钻井缺乏有效的动力学分析模型的实际,通过能量法、微元法结合哈密顿原理,建立了考虑钻井船位移、风海流、潮流、波浪载荷、井壁接触、钻头-岩石互作用、海水段-地层段互作用的深水无隔水管钻井全井钻柱纵-横-扭耦合非线性振动模型;通过拉格朗日和三次埃尔米特函数离散控制方程,采用Newmark-β对模型进行数值求解;采用现有海洋立管模拟试验数据、Moharrami扭转振动模型结果及Kyllingstad现场测试数据,对模型进行了详细对比验证。结果表明,该模型精度较好,可用于深水无隔水管钻柱的耦合振动分析。

四分裂导线尾流驰振数值模拟研究

利用风洞试验测量四分裂导线的空气动力系数,得到各子导线的空气动力系数随风攻角的变化曲线,表明尾流干扰对处于上风子导线尾流区的子导线的气动特性影响明显。给出利用ABAQUS有限元软件模拟分裂导线尾流驰振过程的方法,进而针对典型四分裂导线线路段,模拟得到包括整档舞动和次档距振动的尾流驰振现象,分析了整档舞动和次档距振动的特征,以及间隔棒不同布置方式和风速对尾流驰振的影响。

输电塔线体系中覆冰导线舞动数值模拟研究

利用ABAQUS有限元分析软件,建立输电线塔线耦合体系非线性有限元模型,对覆冰四分裂导线舞动进行数值模拟,获得塔线体系中各相导线舞动轨迹、振动幅值、频率特性等。经分析比较发现,杆塔变形对导线舞动轨迹与幅值影响明显,而对舞动响应频率特性影响较小。导线舞动过程中导线与杆塔应力响应表明,其最大应力均小于材料强度极限,因此导线舞动造成的导线断裂及杆塔破坏应以疲劳破坏为主。

连续档覆冰四分裂导线舞动特征数值模拟研究

利用ABAQUS软件建立覆冰四分裂导线线路的有限元模型,模拟不同线路在不同风速下的舞动过程.基于线路动力特性和舞动数值模拟结果,分析不同档距和档数连续档线路在不同风速下的舞动模式、频率特性和振动幅值,并与孤立档线路的舞动特征进行比较.结果表明,连续档线路两边档的舞动模式和频率特性可能与中间各档不同,连续档线路的舞动特征与孤立档差别明显,在进行舞动防治技术研究时应考虑这些差异.

特高压八分裂导线尾流驰振研究

由于多分裂导线的子导线排列密集,尾流引起的驰振问题可能会严重危害输电系统的安全运行。为研究特高压八分裂导线的尾流驰振特征,通过风洞试验测量了八分裂导线各子导线的气动力系数随风攻角的变化情况,可以看出:由于子导线之间尾流的干扰,八根子导线的气动力系数存在较明显差异,尤其是当子导线处于上风子导线的尾流区时,作用于其上的阻力会明显下降;同时,利用ABAQUS有限元软件模拟研究了档距分别为308m和405m的两条八分裂孤立档线路的尾流驰振过程,基于该数值模拟结果,可以分析得到:八分裂导线尾流驰振存在一个临界风速,当风速小于临界风速时,没有发生尾流驰振现象;当线路发生尾流驰振时,子导线的运动轨迹近似为椭圆;在相同风速下,大档距线路的尾流驰振幅值大于小档距线路。

D形覆冰六分裂导线空气动力系数数值模拟

利用FLUENT流体动力学分析软件计算D形覆冰六分裂导线在特定风速下的绕流问题,得到各覆冰子导线空气动力系数随风攻角的变化曲线。分析了迎风侧子导线尾流对背风侧子导线气动特性的影响。结果表明,D形覆冰六分裂导线各子导线的空气动力系数存在明显差异,在研究舞动及其防舞技术时有必要考虑这种差异。

任意高差的多档输电线动刚度理论建模

针对目前多档输电线动力特性研究中存在的不足,将任意一档导线视为子结构并基于现有的索振动理论获得了其动张力;利用相邻两档导线的动张力建立了悬垂绝缘子串绕其悬挂点摆动的动力学方程;综合每一档导线的振动方程以及悬垂绝缘子串的摆动方程建立了两档及三档输电线的动力学方程,求解得到由端部位移激励产生的动刚度;通过对动刚度进行分析得到了多档输电线的固有频率以及模态的理论表达形式;建立了小高差的两档及三档导线的有限元模型,理论分析结果与有限元结果一致,验证了理论公式的正确性。本文提出的动刚度理论对于研究多档输电线的动态响应具有重要的应用价值。

连续档覆冰八分裂导线舞动特征数值模拟研究

利用非线性有限元方法建立多档覆冰八分裂导线的数值模型,模拟研究线路在不同参数下的舞动。基于导线动力特性和舞动特征,分析连续档线路在不同风速、档距、档数下的舞动模式、频率特性、振动幅值和轨迹,并与孤立档线路的舞动特性进行比较。结果表明,连续档线路各档的舞动特征有明显差异,且连续档线路与孤立档线路之间也存在较大差别,故在研究导线舞动防治技术时应把这些差异考虑在内。

考虑气动力作用的载流覆冰导线主共振及谐波共振分析

针对载流导线的非线性振动问题,在以往只考虑安培力的载流导线振动方程中引入了气动荷载。在此基础上进一步引入了受迫激励荷载,以研究动态风或相邻档导线对载流覆冰导线非线性振动特征的影响,建立了一种新的气动力-安倍力-受迫激励联合作用下的载流覆冰导线系统。推导出非线性振动方程,利用Galerkin方法将该振动方程转变为有限维度的常微分方程,采用多尺度法求解得到系统的非线性受迫主共振和亚谐波共振的幅-频响应函数。通过数值计算,分析了参数变化对系统受迫共振响应的影响以及受迫主共振定常解的稳定性。结果表明,考虑气动力的振动幅值和系统非线性较未考虑气动力时更小和更弱;线路参数的变化对导线的响应幅值和系统的非线性都有一定程度的影响;主共振和亚谐波共振的响应幅值随着激励幅值的增大而增大,共振峰值向着调谐参数σ的负值方向偏移,呈现出软弹簧特征并伴随着多值和跳跃现象;主共振时,随着调谐参数的变化,响应幅值则出现同步和失步现象。

基于“五融合”育人机制的土木类专业高素质应用型人才培养体系探索与实践

遵循“以学生为中心,面向未来发展”,以成都大学建筑与土木工程学院的土木类专业人才培养为例,回顾土木工程专业人才培养的历程,从国家战略层面,分析土木工程专业的人才需求,提出土木类专业人才培养的“五融合”育人机制,分析了“五融合”育人机制的内涵、作用,通过构建“科研—教学—学习”的联合体、搭建“政产学研用创六位一体”的协同育人平台、健全“实践—实训—竞赛”融合体系,在人才培养方面进行了大胆尝试,取得了良好的效果。该人才培养体系汇集了机制创新、模式创新、举措创新等多种创新,展示了土木类专业人才培养的应用成果,为建设土木工程省级一流专业提供了参考。

考虑温度效应的覆冰导线动力学建模及舞动特征研究

针对以往研究忽略了温度效应对覆冰导线舞动特性的影响,本文推导了考虑温度效应影响的覆冰导线舞动控制方程。基于悬链法、热应力理论推导了覆冰导线的偏微分舞动方程,接着通过Galerkin法将该偏微分方程转化为常微分方程。建立气动载荷模型,将气动力引入到舞动方程中,随后采用多尺度求得了覆冰导线的位移响应,最后进行了参数分析、算例分析。结果表明:温度对覆冰导线面内、面外的频率影响显著,且对覆冰导线舞动的幅值也有一定的影响。可见针对覆冰导线舞动特征的影响研究,有必要考虑温度效应的影响,本文的研究成果有利于理论建模的完善,也能给予实际工程一定的参考。

考虑气动效应的索桥耦合参数振动建模及1∶1内共振分析

针对以往忽略气动效应影响的索桥耦合参数振动模型,考虑了气动效应对拉索振动特性的影响。建立了索桥耦合参数振动模型,推导了该模型的振动微分方程,采用伽辽金法将该振动方程转化为常微分方程,采用多尺度法分析了索桥耦合模型的共振模式,通过具体的数值算例,分析了索桥耦合模型的1∶1内共振。算例分析表明:索桥耦合显著,800s之前索桥耦合体系处于不稳定状态,此时能量在拉索与桥面之间往复传递,表现为“拍”的特点,800s之后索桥耦合体系趋于稳定,且表现为1个半波的舞动模式。

覆冰导线的气动力系数预测方法研究与特性分析

为解决风洞试验成本高与耗时长的问题,提出了一种基于机器学习预测气动力系数的研究方法.首先利用风洞试验获得不同参数下的覆冰导线气动力系数,然后通过机器学习构建模型预测了新月形覆冰导线在不同冰厚与风速下的气动力参数,所得各覆冰导线气动力系数随风攻角变化曲线与由风洞试验所得结果规律一致.基于机器学习和风洞试验所得气动系数确定的Den Hartog与Nigol系数随风攻角的变化结果相吻合,表明了机器学习预测方法的可行性.