[發明專利]基于單自由度模型的單柱拉線塔扭振頻率估算方法

有效

• 申請號: 201510026895.0
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104504225B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 楊文剛;王璋奇;朱伯文
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

1.基于單自由度模型的單柱拉線塔扭振頻率估算方法，所述的單柱拉線塔包括主柱和橫擔，所述的主柱的中上部設有與地面連接的八組拉線，八組拉線組成拉線系統，主柱的底端與基礎平面之間通過球形結構鉸接；其特征在于：特高壓單柱拉線塔主柱的抗扭剛度遠大于其拉線系統的抗扭剛度，忽略主柱的扭轉變形，利用單自由度模型來計算拉線塔的扭振頻率，具體步驟如下：

（1）計算拉線系統的扭轉剛度k_g

（1）

其中：T 為拉線系統所產生的扭矩，θ 為主柱發生的扭轉角；

（2）拉線塔整體的轉動慣量J

（2）

其中：J_m為拉線塔主柱及塔頭的轉動慣量，J_g為拉線系統的轉動慣量；

（3）

式中n 為拉線塔角鋼的總數目，M_i為第i 根角鋼的質量，l_i為第i 根角鋼的長度，φ_i為第i 根角鋼與主柱中心軸心的夾角，d_i為第i 根角鋼中點到主柱中心軸心的距離；

（4）

l_s為拉線掛點到主柱中心線的距離，m 為單根拉線的質量；

（3）計算拉線塔的扭振頻率ω

由機械系統動力學可知，忽略系統的阻尼，則拉線塔的扭振頻率可表示為

（5）

式中k_g為拉線系統的抗扭剛度，J 為拉線塔整體的轉動慣量。

2.根據權利要求1所述的基于單自由度模型的單柱拉線塔扭振頻率估算方法，其特征在于所述的八組拉線的扭轉剛度為

（6）

式中，l₀為拉線的弦向長度，l_a為拉線錨地點到主柱中心線的距離，E_eq為弦向變形的等效切線彈性模量，A 為拉線的截面積，b 為主柱的寬度；

其中，弦向變形的等效切線彈性模量E_eq表達為：

（7）

式中，E_k為拉線材料的彈性模量，ρ 為拉線的密度，g 為重力加速度，α 為拉線與水平面夾角，σ_x為拉線弦向應力。