基于随机模型节点等效的有源配电网电压越限概率分析计算方法

为解决考虑分布式电源和负荷双重不确定因素影响下有源配电网电压越限分析计算问题,实现快速在线分析,提出了一种基于随机模型节点等效、离线计算和在线分析相结合的电压越限概率计算方法。通过节点等效的方式,简化配电网络多点随机模型对单个节点电压幅值的综合影响分析,降低网络运行状态的变量表达形式。以降维后的等效随机变量为基础,选取典型离散状态,离线计算并保存典型离散状态下的电压越限概率。最后在运行中,计算实际运行状态下的各节点等效随机变量,查找离线存储的随机变量相邻值状态和计算结果,进行多维拉格朗日插值。IEEE 33节点测试系统的计算结果验证了所提方法的有效性和实用性。

榫卯节点等效刚度对木结构抗震性能的影响

在分析木结构整体抗震性能时,若考虑填充墙等非结构构件对木结构刚度贡献,则可采用榫卯节点等效刚度分析模型;本文建立了包含榫卯节点的木结构平面内有限元模型,分析了在不同榫卯节点等效刚度取值条件下,木结构自振周期、地震内力及变形等变化规律;根据其影响程度及规律,将榫卯节点划分为刚接型、半刚接型以及铰接型三种榫卯节点等效分析模型。研究结果可为木结构古建筑的抗震性能研究提供理论参考。

基于小扰动频率量测数据的电网节点惯量分布评估方法

惯量在电力系统抵抗扰动中起到关键作用。随着新能源渗透率的提升,电力系统中低惯量与惯量时空分布不均的特征日益凸显,准确评估电网节点惯量分布具有重要意义。为此,文中提出一种基于小扰动频率量测数据的节点惯量分布评估方法。首先,分析了频率与惯量的数学耦合机理,揭示了新型电力系统惯量分布特征。然后,根据单次小扰动下的频率量测数据与系统电源参数,分别提出了考虑各节点频率相较于系统中心频率变化水平偏差的节点等效惯量定义方法,以及基于自适应阶数多项式拟合的节点频率变化率计算方法,两层方法相结合即可计算出单次小扰动下的节点等效惯量。进一步,鉴于单次小扰动下求出的节点等效惯量具有一定的随机误差,提出考虑多次扰动事件评估结果的动态聚合策略,形成适用于新型电力系统的节点等效惯量分布评估方法。最后,分别以IEEE 39节点系统、中国某省级电网为例验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法所需数据量少,仅需各节点同步相量测量单元采集的频率量测数据即可实现对电网惯量分布的有效评估,评估结果准确性高且时效性强。

基于等效节点的子孔径拼接系统公差分析

在子孔径拼接系统中,各子孔径之间的倾斜与位移对整个系统的成像质量有直接影响.本文应用动态光学理论中等效节点概念,根据各个子孔径倾斜及轴向与垂轴位移位移时等效节点也将发生相应移动的原理,利用拼接元件形成像点的位移引起的各个子镜形成像点叠加误差形成的弥散圆尺寸变化之间的关系,简化了子孔径倾斜与位移对拼接系统像质影响的分析与计算.通过在子孔径拼接原理样机结构设计与公差分析中的应用,得出原理样机的倾斜公差为4μrad,位移公差为6μm,使原理样机的子孔径装配调整得到了有效控制.

计算曲面壳体等效节点热载荷的新方法

提出了一种利用平面壳单元计算曲面壳体热应力问题等效节点热载荷的新方法,具有较高的计算精度.首先在平面壳元的理论基础上,在壳单元切平面建立局部坐标系;然后根据提出的理论,利用单元节点整体坐标直接计算壳单元等效节点热载荷积分方程中所需的未知量,如:形函数对局部坐标的导数、从对局部坐标积分转换到自然坐标积分时的雅可比行列式等;最后,根据提出的算法求出从局部坐标转换到整体坐标的转换矩阵,进而求出整体坐标系下壳单元等效节点热载荷.通过与商用软件ANSYS的计算结果进行对比分析,证明提出的方法是正确而且精确的.

变曲率曲梁的单元等效节点荷载分析

研究目的:变曲率曲线梁在工程中得到广泛的应用,对其进行数值分析时,需建立变曲率曲线梁的单元刚度矩阵和节点荷载矩阵。因跨间集中荷载和均布荷载无法直接参与计算,需将其转换为等效节点荷载。本文主要研究目的是获得变曲率曲线梁跨中集中荷载的等效荷载矩阵。在极坐标系下,依据虚功原理,推导出一端固定的悬臂梁在跨间荷载作用下的悬臂端位移,再依据位移等效和内力等效得到曲梁单元一端的等效节点力,进而根据静力平衡条件得到单元另一端的等效节点力与等效节点荷载矩阵。研究结论:以两端固定的曲线梁在跨间集中荷载作用下为例,利用MATLAB编程与ANSYS有限元计算结果进行了对比,算例中竖向位移和扭转角误差较小,两者相差都在5%以内,得到如下结论:(1)等效节点荷载矩阵是正确的,验证了对变曲率曲线梁计算的有效性;(2)等效节点荷载矩阵的元素可用带参数的显函数表达,且所有参数都可直接引用;(3)推导的变曲率曲梁等效节点荷载矩阵可用于含等曲率梁的杆系结构的有限元分析。

基于等效节点理论确定光轴方法的研究

针对目前高精度光学系统光轴标定存在的误差问题,提出了一种基于等效节点理论对系统实际光轴进行标定的方法,通过建立基准坐标系、节点坐标系和探测器坐标系,结合齐次坐标变换的方法构建适用于实际系统光轴标定的数学模型。以焦距为100 mm,物方节点与像方节点之间的距离为20 mm的光学系统为例,基于小旋量理论对其光轴精度影响因素进行了分析与计算,结果表明平行光管、转台、与标定模型三方面引入的标定误差低于10''。为不同的光学系统基于等效节点理论进行光轴标定时的精度分析提供了方法与依据。

等效法和节点电压法在船舶电力系统稳态数学模型建立中的应用

伴随船舶电力系统容量的不断提高,网络结构复杂性愈加明显,所以船舶中压交流系统的广泛应用重要性逐渐突显出来。长期以来,传统船舶交流电力系统所采用的短路电流计算方法对很多内容忽略,所以很难满足具体要求,特别是环型与网型供电网络的存在,使得短路电流计算方法不得不改进与创新。在构建船舶电力系统稳态数学模型的过程中,将等效法与节点电压方法应用于其中,不仅可以全面优化模型功能与作用,同样可以进一步改进船舶电力系统的性能,为船舶海上航行提供必要保障。

地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆等效节点载荷分析

为了解抽油杆在井下的受力和运动状态,使其脱断事故得到合理的解释,运用抽油杆单元有限元模型分析了地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆在井筒中的受力和运动状态。在对问题进行求解之前,需要得出整体等效节点载荷向量,考虑到井斜,利用抽油杆单元各方向上的位移插值函数,根据虚功原理将均布载荷转化成为节点的等效载荷,然后按节点顺序装配出整体等效节点载荷向量。求解由整体刚度矩阵和整体等效节点载荷向量形成的线性方程组,可得出某一时刻抽油杆各节点不同方向的位移。对抽油杆扶正器位置安装具有指导意义。

钢框架实际作用与其等效节点荷载的比较分析

考虑钢框架受到分布和集中荷载的作用以及梁柱剪切变形的影响,从割线刚度方程出发,导出梁柱单元的切线刚度方程.通过简便的数值方法,实现对钢框架结构的二阶弹性计算.对所得结果分析表明,实际作用荷载与其等效节点荷载有一定差别.

等效节点载荷解析解在结构受力分析中的应用

针对非均布载荷作用结构的受力分析问题,从有限元基本原理出发,选取三角形单元对加载边进行等间距网格离散,推导加载边上端点和中间节点处等效节点载荷的解析解,其包含加载边端点坐标、网格数、外加载荷及外加载荷与加载边的夹角。以单向均布轴压作用下斜板的屈曲分析、非均布载荷作用下悬臂矩形板弯曲的弹性力学解为例,在加载边节点上施加解析解对应等效节点载荷。通过对比其他数值解表明,解析解可精确、简便地求解非均布载荷作用结构的受力问题。

损伤梁单元等效节点荷载的计算及应用

分析了基于有限元刚度法形成单元等效节点荷载的局限性,通过引入截面割线柔度,研究了基于有限元柔度法理论计算损伤梁单元等效节点荷载的方法.由于不需要迭代,该方法能与经典结构非线性分析体系完全兼容.采用自主开发的结构非线性分析软件,对钢筋混凝土框架结构进行非线性全过程分析.研究表明,考虑了损伤的梁单元等效节点荷载,可更准确地反映结构在强非线性阶段的实际受力情况,提高计算效率,改善结构非线性分析的收敛性和稳定性.

地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆等效节点载荷分析

螺杆泵在运转过程中,理想状态下杆柱在中心轴线位置做自旋转运动,但是受井下螺杆泵偏心距作用和杆柱所受的扭矩作用,高速旋转杆柱将产生离心力,促使杆柱偏离中心线位置,造成抽油杆与油管内壁的碰撞接触。因此,需要了解抽油杆在井下的受力和运动状态,使其脱断的事故得到合理的解释。首先运用抽油杆单元有限元模型来分析地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆在井筒中的受力和运动状态,发现对问题进行求解之前,需要得出整体等效节点载荷向量。考虑到井斜,利用抽油杆单元各方向上的位移插值函数,根据虚功原理将均布载荷转化成为节点的等效载荷,然后按节点顺序装配出整体等效节点载荷向量。

空间网格结构施加等效节点荷载的ANSYS实现

对荷载准确的计算是结构分析的关键环节,而通用有限元软件用于空间网格结构在进行均布荷载导算等效节点荷载的工作时,一般都存在一定的局限性,给分析工作带来不便。针对有限元软件ANSYS在对空间网格结构施加等效节点荷载时存在的问题,给出解决问题的思路以及在ANSYS软件中的实现方法和空间网格结构批量施加等效节点荷载的主要宏模块及宏流程,并利用ANSYS软件自带的APDL(ANSYS Parametric Design Language)参数化设计语言编写此宏命令,实现了在ANSYS中选择网格节点后,程序根据所选节点自动搜索网格、导算等效节点荷载等功能。

三维框架单元温度变化时的等效节点荷载

通过材料力学的方法导出三维框架单元在温度变化时的等效节点荷载 。

三维可变形圆化多面体离散单元法

为真实模拟岩体的变形特性与运动形态,将圆化多面体离散元法与有限单元法结合,提出一种三维可变形圆化多面体离散单元法。该方法既能真实表征块体的不规则特征,又降低了接触判断的难度,同时能准确反映块体的变形特性。在求解切向接触力时,将接触判断对象从接触对简化为单元整体,显著提高了计算效率。为分析块体变形特性,在块体离散单元内部划分有限元网格,将最外层有限元网格作为最小接触单元。采用直接平均法,将接触力转化为等效节点力,并采用非线性有限单元法实现对单元变形特性的精确模拟,克服了圆化多面体无法反映单元变形的缺陷。通过5个算例论证了新方法在捕捉单元变形、运动形态以及其力学特征等方面的准确性和高效性。

黏弹性人工边界等效荷载计算的改进方法

黏弹性人工边界在场地地震反应和结构-地基动力相互作用等问题的计算中已得到了广泛的应用.地震波在黏弹性人工边界中的输入是通过将地震波转化为作用于人工边界处的等效载荷来实现的.计算等效节点载荷的常规方法默认边界节点对应区域内的应力为均布力,但实际上该节点对应区域内的应力分布通常是不均匀的.本文在有限元方法结合黏弹性局部人工边界的显式时域波动方法的基础上,建立了无限域散射问题地震波等效载荷计算的一种改进方法.该方法采用细化网格与应力积分相结合的方法计算人工边界等效节点力,有效地降低了人工边界上等效节点力的计算误差.以不同角度入射地震波的二维算例为例,算例给出的波场位移云图和节点位移时程曲线验证了本文方法的有效性,其计算精度与网格尺寸和地震波入射角度密切相关,且网格越小、入射角度越小,计算精度越高.对于相同的网格尺寸,本文采用方法的计算精度明显高于常规方法,尤其是对于斜入射问题优势更为明显.

阶梯形框架-剪力墙结构的解析有限元法

为克服框架-剪力墙结构理论解析解只适应等刚度和均布荷载、倒三角形分布荷载和集中荷载作用,无法解决变刚度、复杂荷载作用分析的不足,利用固接体系框架-剪力墙微分方程的奇次解,建立了解析有限元列式,推导了单元在均布荷载和倒三角形分布荷载作用下的非节点荷载等效公式,给出了剪力在框架、剪力墙中分配的有限元算法。对所建立的有限元列式和非节点荷载等效公式进行实例验证,比较了解析有限元和常规有限元随网格密度变化的收敛性能,验证了解析有限元在阶梯形变刚度框架-剪力墙结构分析中的适应性能。得到了解析有限元结果与理论解完全一致,解析有限元不依赖网格密度、收敛性能优越等结论。本文所建立的解析有限元为变刚度框架-剪力墙结构提供了一种简便的分析工具。

一般半刚性节点连接框架结构分析方法

研究对象为任意节点连接和任意支撑的平面框架。一般梁单元由等截面直杆及其杆端的轴向弹簧、切向弹簧和转动弹簧组成,推导得到此类单元的刚度矩阵、单元在8种基本荷载作用下的等效节点荷载。采用Matlab语言编写了适用于一般节点非线性连接框架的静力分析程序,非线性形式为指数函数或多项式函数,可以得到结构不同连接刚度下的节点位移、杆端位移和杆端力。算例显示出节点柔度对结构受力和变形的影响。

基于等效运行短路比的多直流馈入系统静态电压稳定分析

由于现有短路比指标未考虑多直流馈入系统灵活多变的影响,导致现有短路比指标临界值不明确,难以准确评估多直流馈入系统临界电压稳定。针对上述问题,该文提出一种新的指标,等效运行短路比(equivalentoperatingshort circuitratio,EOSCR),以此评估多直流馈入系统静态电压稳定。首先,基于节点电压电流关系,将多直流馈入系统等效为等值单馈入模型。以等值单馈入模型为基础,基于扩展雅克比矩阵推导出等效节点功率灵敏因子(equivalentnodal power sensitivity factor,ENPSF)为后续理论分析奠定基础。其次,基于ENPSF提出EOSCR并且给出EOSCR的理论临界值。最后,基于PSCAD/EMTDCTM与MATLAB仿真,验证所提指标的有效性。通过与现有指标的对比,等效运行短路比能更准确的评估多直流馈入系统临界电压稳定。