基于暂态过电压特性的电力变压器绕组变形故障在线检测

为了在线检测电力变压器绕组变形,及时发现运行变压器潜伏性故障,结合频率响应法的基本原理和变压器绕组在运行期间遭受站内过电压冲击特性,提出了基于暂态过电压特性的绕组变形故障在线检测方法。基于耦合电容原理,通过有限元软件仿真技术,研制了用于在线获取过电压信号的传感器,并进行了相关性能实验测试。与此同时,开展了模拟绕组不同故障类型、故障程度和故障位置的试验。结果表明:研制的110 k V和10 k V过电压传感器均满足过电压信号的在线测量要求,分压比分别为109 723和10 231,响应时间<50 ns;绕组试验中不同故障类型绕组的频率响应曲线体现出差异性,不同故障程度和故障位置绕组的频率响应曲线体现出规律性。频率响应曲线波峰波谷变化能综合反映绕组故障信息,从而确定了提出的绕组变形故障在线检测方法具备实际在线应用的潜力。

桥梁健康监测系统在线结构分析及状态评估方法

为实时在线评估桥梁结构实测荷载与响应状态的相关性,提出桥梁健康监测系统的在线结构分析及状态评估方法。编制有限元分析程序内核,在程序内核中内嵌桥梁结构有限元模型,通过授权的数据库接口,读取健康监测系统中的实时荷载数据,对荷载数据进行统计分析,然后计算结构的理论响应值,并与健康监测系统中的结构实测响应值进行对比,对结构行为进行评估。某桥主桥为主跨460m的五跨连续双塔双索面半飘浮体系斜拉桥,应用该方法对该桥进行在线分析和状态评估,评估结果显示,根据实测荷载分析得到的结构响应和实测结构响应吻合较好,结构荷载和响应具有线性相关性,结构运营正常。

板材轧制过程中快速有限元在线算法

有限元法(Finite element method,FEM)在轧制过程力能参数、变形参数、温度参数以及组织演变等模拟与预测中发挥了重要作用,但由于有限元求解问题时所需的计算时间较长而无法实现轧制过程参数的在线计算。快速有限元(Fast finite element,FFE)方法具有计算精度高和计算速度快等优点。基于刚塑性有限元(Rigid plasticity finite element method,RPFEM)方法开发了板材轧制过程FFE程序。讨论了单元数目对计算时间和计算精度的影响规律,研究加快计算收敛速度和减少搜索时间的在线算法,包括采用阻尼Newton-Brunt法相结合减少一维搜索时间;采用改进循环中点求积Newton法为Newton-Raphson迭代法寻求比较好的初始值;采用信赖域Newton混合迭代法以及改进的Cholesky分解使Hessian矩阵强迫正定以加快收敛速度;研究计算机操作系统、软硬件条件对计算时间的影响。开发的FFE在线设定模块在某热轧带钢厂取得良好的应用效果。

大型发电机定子绝缘老化后非线性温度场计算

为了更准确地计算大型发电机内的温度分布 ,给出了直角坐标系下三维热传导方程及其等价泛函 ,并给出了计算区域内相应的边界条件 ,同时推导了采用牛顿拉夫逊方法求解非线性温度场的迭代格式 .以一台凸极同步发电机为例 ,建立了径向通风沟内流速、散热系数与壁面温度的非线性数学模型 ,采用六面体八节点单元计算了该台电机定子通风沟流场非线性变化情况下的三维温度场 ,用数值模拟的方法分析了上述流场非线性情况下绝缘老化脱壳后的定子温度场 ,得出了相应的定子各部分温度变化规律及径向通风沟内表面散热系数和风速的分布规律 ,将计算结果与实测值及线性情况进行了比较 ,计算精度满足工程需要 。

在线铁谱仪中的磨粒沉降机理研究

为给研制在线铁谱仪提供理论依据 ,建立了在线铁谱仪中的磨粒沉降运动模型 ,采用有限元法仿真了直流电磁铁磁场的分布情况 ,研究了磨粒在磨粒探测器中的沉降运动机理 ,分析了油样粘度 ηc、初始高度y0 、磨粒直径D等参数对磨粒沉积位置的影响。仿真结果表明 :在两个磁极之间存在一个夹角 β的条件下 ,在线铁谱仪既具有较高的磨粒沉淀率 ,又避免了大磨粒的“堆积”。

“有限元分析”网络教学课程改革的探索与实践

文章以"有限元分析"网络教学课程为例,对课程资源建设、教学方法、考核方法等方面的教学改革实践情况进行了详细分析,结果表明"有限元分析"网络教学的效果良好。

机械类研究生有限元法实践教学探究

有限元法是机械专业研究生核心学习内容,目前已广泛应用于求解各类工程实际问题。然而,有限元法的应用对于基础理论的要求较高,同时复杂多变的实际工程问题对有限元法的实践是一项巨大的挑战。因此,从实践教学环节探讨有限元法教学改革具有重要意义。从项目教学、线上教学和考核方式入手,对有限元法的实践教学模式进行探讨,通过教学实践,取得良好的教学效果。

均匀覆冰下的直线塔架空地线覆冰厚度计算模型误差分析

覆冰在线监测主要为以称重法为主的力学测量方法,而称重法广泛应用于直线塔架空导线上,针对直线塔架空地线的研究还不足。为研究覆冰在线监测中直线塔架空线路等值覆冰厚度计算模型在地线上的有效性,采取有限元仿真方法分析在大高差大档差、大高差、大档差、非大高差非大档差4种工况下均匀覆冰时架空地线悬垂串的受力和偏斜角大小,并验证直线塔架空线路等值覆冰厚度模型在地线上的适用性。仿真结果表明:在5 mm均匀覆冰时,在大高差大档差工况下等值覆冰厚度计算结果误差达到最大,绝对误差为-1.71 mm,相对误差为-35.3%,相对误差大,但本身冰厚小,绝对误差小;在30 mm均匀覆冰时,在大高差工况下等值覆冰厚度计算结果误差达到最大,绝对误差为-0.98 mm,相对误差为-3.27%。研究结果表明直线塔架空线路等值覆冰厚度模型在地线上的应用是能够反映真实覆冰状况的。

基于有限差分法的热有限元模型在线修正方法

针对目前机床热场测量应用实验法和有限元法的局限,文中采取将两者结合形成虚实结合的方法来在线实时测量机床部件热特性。最后给出的实例表明,文中提出的方法达到了热场实时测量的要求,且比响应面法具有更好的精度。

运营桥梁抬桩加固既有桩基础沉降分析及监测研究

为研究运营桥梁抬桩加固施工引起的既有桩基础扰动对结构安全性的影响,以沪渝高速(G50)太湖大桥抬桩加固施工为背景,采用有限元软件建立桥墩和基础(一半结构)有限元模型,分析抬桩施工过程桥墩位移规律和既有基桩弯矩;抬桩施工过程中,基于现有流体静力水准系统(HLS),在墩身内侧布置2个监测点,进行墩身沉降在线监测。结果表明:抬桩施工过程对既有桩基础沉降无影响,承台扩大后改善了既有基桩抗弯性能;监测期间,施工和车辆荷载对既有桩基础(桥墩)沉降的影响表现为数据整体平稳基础上的波动,无施工及车流量小的夜间,消除弹性变形(沉降)后的最终平均沉降约1.2mm;采用高精度的HLS可实现施工过程中桥墩(基础)沉降的在线监测,提高了效率,综合保障了运营桥梁的安全。

基于变压器多运行状态漏感参数辨识的绕组轴向变形在线检测研究

得出了绕组变形程度与漏感参数的函数关系,并形成了轴向变形在线检测整定曲线,通过不同运行状态下辨识模型的应用,准确辨识正常运行和涌流情况下绕组漏感参数,利用绕组变形程度与漏感的关系,实现对绕组变形程度的在线检测,并通过仿真验证了该检测方案的正确性。

氧化锌避雷器泄漏电流特性分析

氧化锌避雷器被广泛应用于高压电气设备过电压防护。根据观测氧化锌避雷器的泄漏电流,可以有效判断避雷器的健康状态。提出了一种氧化锌避雷器的有限元仿真建模方法,利用该模型分别计算220 kV避雷器在交、直流电压作用下的泄漏电流,并通过对比试验,验证了仿真模型的准确性。利用该模型仿真分析了220 kV避雷器在不同受潮状态下的泄漏电流特性,为避雷器在线监测预警提供了依据。

基于有限元的220 kV变电站电气设备在线监测方法研究

为实现对220 kV变电站电气设备内部状态的定量评估,提高设备监测的准确性和可靠性,提出基于有限元的220 kV变电站电气设备在线监测方法。首先,通过传感器实时采集变电站电气设备运行数据;其次,利用有限元建立电气设备三维模型;最后,通过有限元模型进行仿真分析,对电气设备状态进行在线监测评估。实验结果表明,应用提出的在线监测方法后,监测结果与模拟的实际情况基本吻合,具有较高的准确性。