[發(fā)明專利]貼近實際運行狀態(tài)的非線性柔性構件的應力計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510422906.7
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN105005660A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 程亮;徐曉軼;徐劍峰;葛樂;朱張蓓;朱富云;朱衛(wèi);鞠易;孫玉瑋;陸春鋒;樊立帆
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司南通供電公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

1.貼近實際運行狀態(tài)的非線性柔性構件的應力計算方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：確定輸電鐵塔的結構模型和材料模型；

步驟2：針對鐵塔每個構件單元和節(jié)點位移，分別生成單元剛度矩陣[k]^(e)和節(jié)點位移陣列并將鐵塔所受均布載荷和非節(jié)點載荷等效移置到節(jié)點上，形成節(jié)點載荷陣列

步驟3：采用有限元增量法和牛頓迭代法修正步驟2中所獲得的鐵塔構件單元的剛度矩陣以及載荷矩陣，并計算出鐵塔構件單元的位移矩陣；

步驟4：對輸電鐵塔桿件的受力進行穩(wěn)定性和強度驗算；

步驟5：根據載荷矩陣和已獲得的鐵塔構件的位移矩陣，分別進行拉格朗日插值計算，得到鐵塔整體的載荷和位移；

步驟1中：確定輸電鐵塔的結構模型和材料模型，其具體實施過程為：

輸電使用的材料為角鋼、條鋼、圓鋼及鋼絲繩；對于沒有柔性桿件存在的鐵塔，材料為僅由彈性模量確定的線性彈性材料；對于有柔性桿件存在的復雜桿塔，在有限元非線性分析中，將材料分為兩組：1)承受拉壓的剛性單元：材料為僅由彈性模量確定的線彈性材料；2)只承受拉力的柔性單元：設定非線性材料模式來處理只能承受拉力，不能承受壓力的桿件柔性桿件的材料假設為非線性彈性材料，其特性是通過把應力表示為當前應變的分段線性函數來定義的；將材料理想化為非線性彈性材料，當鐵塔構件受拉時，切線模量大，桿塔正常受力；當鐵塔構件受壓時，切線模量很小，不管桿件的變形多大，應力接近零值，桿件受力微小，視為不受力；

步驟5中針對載荷矩陣和已獲得的鐵塔構件的位移矩陣，分別進行拉格朗日插值計算公式為：

L(xi)=Σj=0kϵxil′i(xi)]]>

li(xi)=Σi=0,i≠jkx-xixj-xi=(x-x0)(xi-x0)...(x-xj-1)(xj-xj-1)(x-xj+1)(xj-xj+1)...(x-xk)(xj-xk)]]>

L(yi)=Σj=0kϵyil′i(yi)]]>

li(yi)=Σi=0,i≠jky-yiyj-yi=(y-y0)(yi-y0)...(y-yj-1)(yj-yj-1)(y-yj+1)(yj-yj+1)...(y-yk)(yj-yk)]]>

L(zi)=Σj=0kϵzil′i(zi)]]>

li(zi)=Σi=0,i≠jkz-zizj-zi=(z-z0)(zi-z0)...(z-zj-1)(zj-zj-1)(z-zj+1)(zj-zj+1)...(z-zk)(zj-zk)]]>

L(xi)=Σj=0kuxil′i(xi)]]>

li(xi)=Σi=0,i≠jkx-xixj-xi=(x-x0)(xi-x0)...(x-xj-1)(xj-xj-1)(x-xj+1)(xj-xj+1)...(x-xk)(xj-xk)]]>

L(yi)=Σj=0kuyil′i(yi)]]>

li(yi)=Σi=0,i≠jky-yiyj-yi=(y-y0)(yi-y0)...(y-yj-1)(yj-yj+1)(y-yj+1)(yj-yj+1)...(y-yk)(yj-yk)]]>

L(zi)=Σj=0kuzil′i(zi)]]>

li(zi)=Σi=0,i≠jkz-zizj-zi=(z-z0)(zi-z0)...(z-zj-1)(zj-zj-1)(z-zj+1)(zj-zj+1)...(z-zk)(zj-zk)]]>

其中，x，y，z分別表示鐵塔構件節(jié)點的坐標；ε_xi，ε_yi，ε_zi分別表示鐵塔第i個構件在x，y，z軸方向上的應變；μ_xi，μ_yi，μ_zi分別表示鐵塔第i個構件在x，y，z軸方向上的位移；l為拉格朗日基函數；L為拉格朗日差值多項式，i表示鐵塔構件節(jié)點的個數。