قابلیت اطمینان چند جزیی و جهانی مبتنی بر PDEM

سیستم‌های برج‌خط انتقال به‌عنوان حامل‌های اصلی برای انتقال نیروی الکتریکی عمل می‌کنند، که در آن دکل‌های انتقال ساختار حیاتی برای تکمیل وظیفه انتقال نیرو برای پشتیبانی از خطوط انتقال هوایی هستند [1]. به ویژه، به دلیل خواص مکانیکی خوب و مصرف کم فولاد، برج های انتقال لوله فولادی به طور گسترده به عنوان برج انتقال دهانه بزرگ ساخته شده اند. با این حال، در شرایط مختلف مخاطرات طبیعی (طوفان، طوفان، زلزله و غیره)، دکل‌های انتقال لوله‌ای فولادی ممکن است خرابی‌های محلی یا جهانی را نشان دهند که منجر به قطع برق در مناطق وسیعی می‌شود. بنابراین، بررسی قابلیت اطمینان چند جزئی و قابلیت اطمینان جهانی دکل های انتقال لوله فولادی با حالت های خرابی مختلف برای اطمینان از عملکرد ایمن کل شبکه برق ضروری است.

در تحلیل و طراحی مرسوم دکل‌های انتقال لوله‌های فولادی، رفتار اتصالات بین پایه اصلی و اجزای مهاربندی‌شده به‌عنوان اتصالات پین‌دار یا صلب برای ساده‌سازی فرآیند تحلیل و طراحی در نظر گرفته می‌شود [2]، [3]. با این حال، بیشتر اتصالات مورد استفاده در عمل از نوع نیمه صلب هستند که رفتار آنها بین این دو حالت شدید قرار دارد [4]، [5]. در حال حاضر، مطالعه رفتار مکانیکی اتصالات نیمه صلب [6]، [7]، [8]، [9]، [10]، [11]، [12]، [13]، [14]، [15] و تجزیه و تحلیل ساختاری با در نظر گرفتن اتصالات نیمه صلب [16]، [17]، [18]، [19]، [20]، [21]، [22]، [23]، [24] به طور جامع انجام شده است. بررسی در قاب های فولادی،

با توجه به عدم قطعیت های مربوط به بارها، مواد و خواص هندسی، پاسخ ساختاری دکل های انتقال ویژگی تصادفی را نشان می دهد. بنابراین، قابلیت اطمینان آنها عامل مهمی است که یک مهندس طراح باید آن را در نظر بگیرد. در دهه‌های گذشته، انواع روش‌های تحلیل قابلیت اطمینان به خوبی توسعه یافته‌اند و می‌توان آنها را به چهار دسته طبقه‌بندی کرد: (1) محتمل‌ترین روش‌های مبتنی بر نقطه [25]، مانند روش قابلیت اطمینان مرتبه اول/دوم [26]، [27]، [28]، [29]. (2) روش های مبتنی بر نمونه برداری از جمله شبیه سازی مونت کارلو (MCS) [30] و بهبودهای آن (به عنوان مثال، روش MCS با نمونه برداری اهمیت [31]). (3) روش‌های مبتنی بر مدل جایگزین، که در آنها مدل‌های جایگزین رایج شامل مدل کریجینگ تطبیقی ​​[32]، ماشین بردار پشتیبان [33] و رگرسیون فرآیند گاوسی [34] است. (4) روش‌های مبتنی بر ادغام عددی، که شامل روش‌های گشتاور [35]، [36]، روش تکامل چگالی احتمال (PDEM) [37]، [38] و روش انتگرال احتمال مستقیم [39] می‌شود. با توجه به بررسی دکل های انتقال بر پایایی آنها، دغر و همکاران. [26] و [27] یک رابطه تقریبی بین قابلیت اطمینان یک خط انتقال و برج‌های داخل خط ایجاد کردند و یک روش تقریبی برای ارزیابی قابلیت اطمینان دکل‌های خط انتقال غیرخطی پیشنهاد کردند. Alam و Santhakumar [28] محتمل ترین حالت خرابی برج های انتقال را شناسایی کردند و یک برج عملی با استفاده از عناصر خرپا سه بعدی برای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم آن مدل سازی شد. فنگ و همکاران [29] کالیبراسیون قابلیت اطمینان اعضای برج را در سیستم‌های خط انتقالی که از راه‌آهن پرسرعت عبور می‌کنند، انجام داد. و سطح قابلیت اطمینان را به سه کلاس تقسیم کرد. د سوزا و همکاران [31] تأثیر لغزش پیچ بر قابلیت اطمینان دکل‌های انتقال موجود را در نظر گرفت. نتایج نشان داد که دکل‌های انتقال موجود که با طراحی قدیمی‌تر برج ساخته شده‌اند، که توپولوژی بسیار متاثر از لغزش پیچ را ارائه می‌دهند، با قابلیت اطمینان پایین‌تری نسبت به مقادیر هدف فعلی همراه هستند. سونگ و همکاران [33] ماشین بردار پشتیبان را در تحلیل قابلیت اطمینان ساختاری با ابعاد بالا معرفی کرد و یک روش مبتنی بر مدل جایگزین پیشنهاد کرد. نتایج تحلیل قابلیت اطمینان باد برج‌های انتقال نشان داد که روش پیشنهادی می‌تواند تعادلی بین کارایی و دقت ارائه دهد. لی و همکاران [35] قابلیت اطمینان دکل‌های انتقال را در سیستم سری هر حالت خرابی با معرفی رویداد با ارزش شدید معادل، ساده کرد. و آنها مدل بار باد استاتیک معادل را برای تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان سیستم یک برج انتقال در نظر گرفتند. لیو و همکاران [36] قابلیت اطمینان دکل های انتقال در خدمت را تجزیه و تحلیل کرد. آنها استحکام تسلیم مواد فولادی را با افزایش زمان در خدمت در نظر گرفتند و خاطرنشان کردند که قابلیت اطمینان جهانی دکل انتقال در حال خدمت به طور قابل توجهی در طول زمان کاهش یافته است. ژانگ و لی [38] روش تکامل چگالی احتمال (PDEM) را در تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان یک برج انتقال ساده (یعنی مدل چند ذره) معرفی کردند. نتایج عددی نشان داد که PDEM در تحلیل قابلیت اطمینان دکل‌های انتقال باد برانگیخته عملی و کارآمد است. اگرچه مطالعات فوق به طور جامع قابلیت اطمینان دکل های انتقال را بررسی کرده است.

برای این منظور، از آنجایی که مدل المان محدود دینامیکی (FE) برج‌های انتقال با در نظر گرفتن اثر اتصالات نیمه صلب ایجاد نشده است، این مقاله ماتریس سختی STTTs-SRCs را استخراج می‌کند و یک مدل FE دینامیکی تصادفی از برج‌ها را با در نظر گرفتن اتصالات نیمه صلب بر این اساس با ترکیب با شبیه سازی بار باد تصادفی. هنگامی که این مدل FE ایجاد شد، عملکرد عملکرد اجزای ساختاری و سیستم‌ها را می‌توان ساخت و PDEM را می‌توان به راحتی برای انجام تحلیل قابلیت اطمینان دینامیکی جاسازی کرد. بقیه این مقاله به صورت زیر سازماندهی شده است. در بخش 2، مدل FE دینامیکی تصادفی STTTs-SRC ها ایجاد می شود. بخش 3 چارچوب ارزیابی قابلیت اطمینان چند جزئی و جهانی پیشنهادی را برای STTTs-SRC ها معرفی می کند. در بخش 4، یک مثال مهندسی برای نشان دادن روند اجرای چارچوب ارزیابی قابلیت اطمینان پیشنهادی ارائه شده است. در نهایت، برخی از نتایج در بخش 5 خلاصه شده است.