[發(fā)明專利]應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行輸電鐵塔結(jié)構(gòu)分析的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210532868.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102968542A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王崇宇;趙懷宇;李占嶺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張明月

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輸電鐵塔結(jié)構(gòu)的分析方法，尤其涉及一種應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行輸電鐵塔結(jié)構(gòu)分析的方法。

背景技術(shù)

輸電鐵塔是由角鋼或鋼管連接而成的大型鋼結(jié)構(gòu)架，用于使導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與地線之間、各線路和地面建筑物之間保持一定安全距離，在電力輸送中發(fā)揮著重要作用。輸電鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到輸電鐵塔的質(zhì)量，影響到整條輸電線路的可靠性。

傳統(tǒng)的輸電鐵塔結(jié)構(gòu)分析是技術(shù)人員根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，采用許用應(yīng)力計(jì)算方法對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能分析，包括靜力分析和動(dòng)力分析。該方法要求技術(shù)人員備具一定的物理學(xué)基礎(chǔ)，在進(jìn)行輸電鐵塔建模時(shí)需要對(duì)輸電鐵塔進(jìn)行逐根桿件的建模，將不同工況荷載加載到結(jié)構(gòu)上進(jìn)行靜力計(jì)算分析，再提取最大的內(nèi)力分析結(jié)果，并在Excel表格中進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的驗(yàn)算；最后將在MATLAB中生成脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程轉(zhuǎn)化為動(dòng)力荷載進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析，通常情況下一個(gè)人完成一個(gè)塔型的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算需要20個(gè)工作日，工作量大且計(jì)算結(jié)果難以校對(duì)。

除此之外，輸電鐵塔在工程實(shí)際中往往按理想桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但隨著特高壓輸電塔和窄基鋼管塔的出現(xiàn)，由于鋼管塔法蘭盤的應(yīng)用、節(jié)點(diǎn)板的剛性連接等因素的影響，桿件在節(jié)點(diǎn)處受到很大的嵌固作用，故需要對(duì)次彎矩影響進(jìn)行分析；對(duì)于高聳、柔性的鐵塔結(jié)構(gòu)，幾何非線性的影響也不可忽視；在風(fēng)荷載激勵(lì)作用下，鐵塔結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)十分顯著，而相關(guān)規(guī)范中未考慮因?yàn)殍F塔質(zhì)量和擋風(fēng)面積的突變而引起風(fēng)振系數(shù)的變化，故需要對(duì)鐵塔進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析。

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，有限元分析技術(shù)得到也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，有限元分析軟件也得到了廣泛的應(yīng)用。其中，ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件，能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換。但是，由于ANSYS軟件是進(jìn)行有限元分析的通用性軟件，其對(duì)具體項(xiàng)目分析的針對(duì)性較差。除此之外，ANSYS軟件復(fù)雜的英文界面和繁瑣的分析步驟都給從事輸電鐵塔結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)的技術(shù)人員造成了很大的障礙。

ANSYS軟件除了具有較為完善的有限元分析功能外，同時(shí)還為用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)提供了多種實(shí)用工具，其中ANSYS軟件提供的APDL語(yǔ)言是一種參數(shù)化設(shè)計(jì)解釋性語(yǔ)言，通過(guò)由APDL語(yǔ)言編寫的命令組成的APDL命令流文件可以調(diào)用ANSYS軟件中的相應(yīng)功能，從而自動(dòng)完成一些常用任務(wù)。利用APDL命令可實(shí)現(xiàn)ANSYS軟件針對(duì)輸電鐵塔結(jié)構(gòu)分析的二次開(kāi)發(fā)，提高ANSYS軟件在進(jìn)行輸電線路鐵塔的結(jié)構(gòu)分析方面的專業(yè)性和針對(duì)性，從而提高電力系統(tǒng)技術(shù)人員在設(shè)計(jì)分析輸電鐵塔的工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行輸電鐵塔結(jié)構(gòu)分析的方法，該方法能夠使ANSYS軟件有針對(duì)性的對(duì)輸電鐵塔進(jìn)行方便快捷的結(jié)構(gòu)分析，以提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性及工作效率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行輸電鐵塔結(jié)構(gòu)分析的方法，所述方法通過(guò)后臺(tái)調(diào)用ANSYS軟件的自制程序?qū)旊婅F塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，具體分析方法包括以下步驟：

步驟1）輸電鐵塔建模：自制程序首先完成對(duì)輸電鐵塔的建模，生成ANSYS軟件可執(zhí)行的APDL命令流文件；

步驟2）啟動(dòng)ANSYS軟件：自制程序通過(guò)獲取操作系統(tǒng)注冊(cè)表中ANSYS軟件的路徑信息及版本信息啟動(dòng)ANSYS軟件，并隱藏ANSYS軟件的主窗口；

步驟3）運(yùn)行ANSYS軟件：自制程序向ANSYS軟件發(fā)送命令流，使ANSYS軟件對(duì)輸電鐵塔進(jìn)行有限元分析；

步驟4）數(shù)據(jù)后處理：自制程序根據(jù)ANSYS軟件的數(shù)據(jù)結(jié)果，得出輸電鐵塔的桿件應(yīng)力和各分段處荷載風(fēng)振系數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)果，并將數(shù)據(jù)結(jié)果顯示到自制程序的指定位置；

步驟5）圖形后處理：自制程序?qū)NSYS軟件的圖形結(jié)果顯示在自制程序的指定位置，或者根據(jù)自制程序計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)果繪制對(duì)應(yīng)的圖形結(jié)果，并將圖形結(jié)果顯示到自制程序的指定位置。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟1）輸電鐵塔建模是自制程序根據(jù)鐵塔數(shù)據(jù)原文件和鐵塔桿件規(guī)格文件完成對(duì)輸電鐵塔的建模，具體包括以下步驟：

步驟1.1）自制程序根據(jù)鐵塔數(shù)據(jù)原文件中桿件連接信息對(duì)輸電鐵塔的所有桿件進(jìn)行分組；

步驟1.2）自制程序在鐵塔桿件規(guī)格文件中讀取各桿件對(duì)應(yīng)的截面和材質(zhì)等信息；

步驟1.3）自制程序讀取鐵塔數(shù)據(jù)原文件中各桿件的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，或根據(jù)節(jié)點(diǎn)所處兩點(diǎn)之間的位置計(jì)算出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，或根據(jù)對(duì)稱信息得到對(duì)稱節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；