(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111521957.7 (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 信通院 （保定） 科技创新研究院有限 公司 地址 071000 河北省保定市惠阳街3 69号保 定·中关村创新基地研发中心16层 (72)发明人 高永强　张学中　孙国良　杜文嫚　 张珊珊　 (74)专利代理 机构 北京鑫瑞森知识产权代理有 限公司 1 1961 代理人 代芳 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G01M 7/02(2006.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种悬吊钢制走线架设施建模和抗震性能 分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种悬吊钢制走线架设施建 模和抗震性能分析方法， 包括以下步骤： 步骤一， 实物建模； 步骤二， 分析建模； 步骤三， 实物模型 和分析模型比较和校准； 步骤四， 模态实验； 步骤 五， 模态分析； 步骤六， 模态实验和模态分析数据 结果比对； 步骤七， 分析模型的修正； 步骤八， 振 动台考核试验； 步骤九， 分析模型时程分析； 步骤 十， 振动台考核实验和时程分析数据结果分析和 比对。 本发明分析建模与实物建模互相参照比 对， 以实验为依据， 将分析模型不断修正， 与实物 模型保持高度一致； 实验实测数据与分析数据结 果误差较小， 分析间数据结果准确度高， 表明分 析数据准确可靠； 分析过程全面引入实验手段， 准确度高、 可信度高、 误差范围小。 权利要求书2页 说明书12页 附图11页 CN 114218829 A 2022.03.22 CN 114218829 A 1.一种悬吊钢制走线架设施建模和抗震性能分析 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤一， 实物建模： 根据走线架(1)的结构进行实物建模； 步骤二， 分析建模： 利用计算机采用Optistruct、 Ansys和Abaqus三款有限元软件进行 分析建模； 步骤三， 实物模型和分析模型比较和校准： 将步骤一中建立的所述实物模型与步骤二 中建立的所述分析模型进行比较， 对所述分析模型进行 校准； 步骤四， 模态实验： 根据 所述步骤一中建立的所述实物模型， 模拟走线架顶部吊挂安装 形式设计实验用夹具(13)， 将所述夹具(13)安装到振动台(12)上， 在所述振动台(12)和所 述走线架(1)上布置传感器， 所述振动台(12)输入白噪声激励， 测试得到所述走线架(1)的 振型和频率； 步骤五， 模态分析： 根据步骤二中建立的所述分析模型， 利用计算机采用Optistruct、 Ansys和Abaqus三 款有限元 软件进行模态分析 得到所述走线架(1)的振型和频率； 步骤六， 模态实验和模态分析数据结果比对： 通过所述模态实验和所述模态分析数据 结果比对， 确定所述分析模型建立的准确度； 步骤七， 分析模型的修正： 当通过步骤六中模态实验和模态分析数据结果比对得出所 述分析模型 的误差落在允许范围之外时， 应当重复步骤二至步骤六， 对所述分析模型进行 修正； 当通过步骤六中模态实验和模态分析数据结果比对得出所述分析模 型的误差落在允 许范围之内时， 确立输入 模型； 步骤八， 振动台考核试验： 通过所述振动台(12)输入地震波， 对实验用所述夹具(13)进 行刚度分析， 通过频率和放大率来判断所述夹具(13)的刚度变化情况， 并明确输入位置， 通 过所述传感器的测量结果得 出所述走线架(1)中部位置的相对位移和绝对位移； 步骤九， 分析模型 时程分析： 选取Abaqus和Ansys两款有限元软件同时计算、 相互比较， 得出分析模型的输入位置及所述走线架(1)中部位置的相对位移和绝对位移； 步骤十， 振动台考核实验和时程分析数据结果分析和比对： 振动台考核实验数据结果 与Ansys分析对比， Abaqus和Ansys的数据结果分析对比， 当误差落在允许范围之外时， 重复 步骤九； 当误差落在允许范围之内， 基于Ansys走线架设施建模及分析方法， 在分析与实测 比对中误差满足工程应用要求， 可推广应用。 2.根据权利要求1所述的悬吊钢制走线架设施建模和抗震性 能分析方法， 其特征在于： 所述步骤二中， 吊杆(2)的高度和间距与 实物建模保持一致， 所述吊杆(2)顶部螺纹与所述 夹具(13)连接简化为固定点， 所述吊杆(2)底部螺纹与转接件 连接简化为所述吊杆(2)与横 梁(4)刚性共节点连接， 所述横梁(4)与横撑(3)螺 栓连接简化 为刚性共节点连接 。 3.根据权利要求2所述的悬吊钢制走线架设施建模和抗震性 能分析方法， 其特征在于： 所述步骤二中， Optistruct软件梁单元建模时， 所述横撑(3)和所述横梁(4)截面位置是以 梁单元中线所在截面剪切中心(5)决定， 实物建模 时所述横梁(4)与所述横撑(3)居中位置 采用螺栓连接即认为梁单元中线在实物参考点(6)处， 所述横梁(4)和所述横撑(3)初始建 模时梁单元截面和实物模型有所差异， 为了保证分析建模模型 的可靠性和准确 性， 需要将 所述横撑(3)和所述横梁(4)截面进行偏 置， 偏置距离以所述剪切中心(5)为初始原点、 所述 实物参考点(6)为目标点进行距离换算， 在建模时进行相应方向和相应长度的偏置 。 4.根据权利要求3所述的悬吊钢制走线架设施建模和抗震性 能分析方法， 其特征在于：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114218829 A 2所述步骤二中， A nsys软件梁 单元建模时， 所述横 撑(3)和所述横梁(4)截面位置是以梁 单元 中线所在端部节点(7)决定， 实物建模时所述横梁(4)与所述横撑(3)居中位置采用螺栓连 接即认为梁单元中线在所述实物参考点(6)处， 所述横梁(4)和所述横撑(3)初始建模时梁 单元截面和实物模型有所差异， 为了保证分析建模模型 的可靠性和准确 性， 需要将所述横 撑(3)和所述横梁(4)截面进行偏置， 偏 置距离以所述端部节点(7)为初始原点、 所述 实物参 考点(6)为目标点进行距离换算， 在建模时进行相应方向和相应长度的偏置 。 5.根据权利要求4所述的悬吊钢制走线架设施建模和抗震性 能分析方法， 其特征在于： 所述步骤二中， Abaqus软件梁单元建模 时， 所述横撑(3)和所述横梁(4)截面位置是以梁单 元中线第一节 点(8)、 第二节 点(9)、 第三节 点(10)和第四节点(11)的坐标为输入来决定， 实 物建模时所述横梁(4)与所述横撑(3)居中位置采用螺栓连接即认为梁单元中线在所述实 物参考点(6)处， 所述横梁(4)和所述横 撑(3)初始建模时梁 单元截面和实物模 型有所差异， 为了保证分析建模模 型的可靠性和准确性， 需要将所述横 撑(3)和所述横梁(4)截面进 行偏 置， 偏置所述第一节 点(8)、 所述第二节点(9)、 所述第三节 点(10)和所述第四节 点(11)的坐 标需要根据截面形式和位置进行 换算。 6.根据权利要求1所述的悬吊钢制走线架设施建模和抗震性 能分析方法， 其特征在于： 所述步骤三中， 所述分析模 型中的所述吊杆(2)不考虑螺纹深度简化为圆杆， 所述 实物模型 的质量与所述分析模型的质量保持一致， 所述分析模型中梁单元截面形式开口朝向要与实 物保持一 致。 7.根据权利要求1所述的悬吊钢制走线架设施建模和抗震性 能分析方法， 其特征在于： 所述步骤四中， 所述传感器包括布置在所述振动台(12)侧面的第一位移传感器(15)、 布置 在所述夹具(13)中部的第二位移传感器(16)、 布置在所述振动台(12)上面的台面加速度传 感器(17)、 布置在所述走线架(1)中部的第一走线架加速度传感器(18)、 布置在所述走线架 (1)末端的第二走线架加速度传感器(19)和布置在所述夹具(13)顶部的夹具处加速度传感 器(20)。 8.根据权利要求1所述的悬吊钢制走线架设施建模和抗震性 能分析方法， 其特征在于： 所述步骤九中， 选取隐式积分算法进行走线架模型地震反应时程分析， 时程分析时选择位 移地震波作为输入； 阻尼比初步定为2％ ‑5％， 通常分析中根据第一振型确定瑞利阻尼， 计 算公式为α ＝ξ1ω1、 β ＝ξ1/ω1、 ω1＝2×π×f； 所述工况一空载走线架阻尼比选定为2％， 所 述工况二配重走线架阻尼比选 定为5％， 通过分析与实验过程的比对逐步 修正和校核。 9.根据权利要求1所述的悬吊钢制走线架设施建模和抗震性 能分析方法， 其特征在于： 所述步骤四、 所述步骤五、 所述步骤八和所述步骤九中均包括两种工况， 工况一为空载走线 架， 工况二 为配重走线架。 10.根据权利要求1所述的悬吊钢制走线架设施建模和抗震性能分析方法， 其特征在 于： 所述步骤七中的允许误差范围≤10％， 所述 步骤十中的允许误差范围≤20％。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114218829 A 3