一种输电塔全场应力监测方法

摘要

本发明提供一种输电塔全场应力监测方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立输电塔高保真有限元模型；(2)在输电塔上安装GPS；(3)获得工作状态下的GPS数据，运用姿态求解技术获得高精度的输电塔姿态数据；(4)将姿态数据代入输电塔高保真有限元模型，获得工作状态下的全场应力。本发明克服现有监测技术仅能获得输电塔工作状态下数量有限测点应力的不足，通过将GPS数据与结构有限元数据相结合，获得工作状态下输电塔的全场应力。

主权项

1.一种输电塔全场应力监测方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立输电塔高保真有限元模型；(2)在输电塔上安装GPS；(3)获得工作状态下的GPS数据，运用姿态求解技术获得高精度的输电塔姿态数据，具体方法如下：A、B为两GPS天线，称为基线，长为L，设A、B在当地地理坐标系中的坐标为：${\overrightarrow{S}}_1=(X_1,Y_1,Z_1);$${\overrightarrow{S}}_2=(X_2,Y_2,Z_2)$θ₁，θ₂，θ₃为三个结构姿态角，则有关系式：${\theta }_1={\cos }^{-1}\left(\frac{X_2-X_1}{L}\right)$${\theta }_2={\cos }^{-1}\left(\frac{X_2-X_1}{L}\right)$${\theta }_3={\cos }^{-1}\left(\frac{Z_2-Z_1}{L}\right)$$L=\sqrt{{(X_2-X_1)}^2+{(Y_2-Y_1)}^2+{(Z_2-Z_1)}^2}$GPS采用的是地球坐标系，而输电塔姿态采用的是在当地地理坐标系下的坐标，因此需要将地球坐标系下的坐标转换为当地地理坐标系下的坐标，二者存在如下变换关系：S_L＝TS_Eλ、是当地的地理经度、纬度；S_E是基线在地球坐标系中的位置向量；S_L是基线在当地地理坐标系中的位置向量；T是地球坐标系到地理坐标系的转换矩阵；(4)将姿态数据代入依据输电塔高保真有限元模型建立的结构静力方程，获得工作状态下的全场应力，具体方法如下：(41)依据高保真有限元模型，建立结构的静力方程；(42)将步骤(3)中获得姿态数据作为位移边界条件代入方程；(43)解方程得到全场应力。