【摘 要】
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在目前的输电架设方式上,主要以架空输电线路为主,铁塔在架空输电线路中起着重要的作用,经常遭受雪灾,台风,地震等影响,引起倒塔停电事故。国网公司在2010年颁布了新的线路设
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在目前的输电架设方式上,主要以架空输电线路为主,铁塔在架空输电线路中起着重要的作用,经常遭受雪灾,台风,地震等影响,引起倒塔停电事故。国网公司在2010年颁布了新的线路设计标准,其提高了铁塔的刚度和强度的安全系数。任何一种新塔型设计完成后,在进行大规模应用前,需要进行真型塔试验,但是存在着设计周期长、成本高等问题。随着现代计算力学的发展,有限单元法已经成为研究铁塔力学研究的有效手段。在对输电铁塔刚度、强度的仿真研究方面,若按照现有有限元分析软件所规定的步骤,将花费大量的时间在各个方案的前后处理上,而且增加了出错几率。但是,作为电力线路中的基本单元——输电铁塔,其结构主要以型钢(角钢)通过节点处的螺栓连接而成,不同输电铁塔的结构具有相似性和继承性,这为进行参数化建模的应用提供了必要的基础条件。本文采用参数化建模技术对铁塔建模进行可行性研究,主要的研究内容如下: ⑴研究了现有的参数化技术,推导出建模单元的刚度矩阵和质量矩阵并对本论文使用的参数化APDL语言的有关功能进行了阐述等,为铁塔参数化有限元建模提供理论基础和方法。 ⑵在输电线路铁塔的参数化建模过程中,采用图形的几何变换法对铁塔的节点坐标进行求取,为建模初期求取节点坐标提供了一种方法;以及采用CSG法对铁塔进行拆分,并提出特征参数化建模思想提取出建模过程中所需的有关特征参数;最后对参数化过程中的关键点及杆件的关系与编号问题进行了一定的探讨,为铁塔的参数化建模划定了一些原则。 ⑶结合现有封装技术对VB和ANSYS的接口进行了可行性研究,并给出了详细的封装步骤流程,为研究人员建立两者间的接口提供参考。通过在 VB中编写程序生成APDL命令流文件ansys.txt,可以迅速地导入有限元软件中进行铁塔的各种工况分析。 ⑷选取2Z2E3双回路直线塔为实例进行参数化建模技术研究,建立了参数化模型和传统手工 GUI模型。参照真型塔的有关试验数据对两种模型分别进行了三种工况下的静力分析和模态分析等,通过模型间的有限元对比分析可知两模型存在着一定的误差,但是误差基本上是在可允许接受的范围之内,从而证明了在本论文中采用参数化建模思想对输电线路铁塔建模是可行的。它不仅提高了建模速度和效率,而且方便于模型的修改,为铁塔设计、试验及仿真提供一定的参考。
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