[發(fā)明專利]全方位長(zhǎng)短腿塔線體系有限元建模及動(dòng)力響應(yīng)分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010787961.7
• 申請(qǐng)日: 2020-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN112036061A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪明軍;呂洪坤;應(yīng)明良;池偉;羅坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院;杭州意能電力技術(shù)有限公司;浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

1.全方位長(zhǎng)短腿塔線體系有限元建模及動(dòng)力響應(yīng)分析方法，其特征在于，包括步驟：

步驟1、確定需要建模的輸電線路段和各桿塔中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)及高程數(shù)據(jù)；

步驟2、確定輸電線路方向，從步驟1所述輸電線路段一端的鐵塔開始按序編號(hào)，1、2、3…n-1、n，則線路方向定為1-2-3-...-n；

步驟3、將經(jīng)緯度坐標(biāo)及高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為空間XYZ坐標(biāo)，計(jì)算從2#到n#塔基分別相對(duì)于1#塔基的坐標(biāo)增量DX、DY、DZ；

步驟4、建立ANSYS坐標(biāo)，以1#桿塔中心軸線與最長(zhǎng)塔腿的塔腳所在的水平面的交點(diǎn)為原點(diǎn)，X軸與1#塔橫擔(dān)方向平行，線路方向1-2為Z軸，塔高方向?yàn)閅軸，根據(jù)步驟3各坐標(biāo)增量計(jì)算出ANSYS中各塔基新的坐標(biāo)；

步驟5、建立所有桿塔線框模型；

步驟6、建立桿塔有限元模型；

步驟7、建立導(dǎo)地線有限元模型；

步驟8、輸電塔風(fēng)荷載計(jì)算；

步驟9、輸電塔雨荷載計(jì)算；

步驟10、將風(fēng)雨荷載加載到塔線有限元模型上進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析計(jì)算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位長(zhǎng)短腿塔線體系有限元建模及動(dòng)力響應(yīng)分析方法，其特征在于，步驟5中，在上述步驟4的坐標(biāo)系中使用APDL命令流先建立第n#桿塔線框模型，中心軸線與Y軸重合，橫擔(dān)與X軸平行，最長(zhǎng)塔腿的Y坐標(biāo)為0；建立完畢后，將第n#桿塔線框模型從1#塔基處旋轉(zhuǎn)、平移至第n#塔基，將所有的點(diǎn)、線編號(hào)偏移N，為后一個(gè)桿塔騰出足夠的編號(hào)空間；同理建立、旋轉(zhuǎn)、平移第(n-1)#桿塔線框模型，并將所有的點(diǎn)、線編號(hào)偏移N，直到將所有桿塔線框模型建立完畢。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位長(zhǎng)短腿塔線體系有限元建模及動(dòng)力響應(yīng)分析方法，其特征在于，步驟6中的桿塔有限元模型為線框模型附屬性，包括梁?jiǎn)卧狟EAM180、角鋼截面、方向關(guān)鍵點(diǎn)、材料密度、屈服強(qiáng)度和泊松比，然后對(duì)所有桿塔進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位長(zhǎng)短腿塔線體系有限元建模及動(dòng)力響應(yīng)分析方法，其特征在于，步驟7的具體內(nèi)容為：用LINK180桿單元模擬導(dǎo)地線，每個(gè)桿單元長(zhǎng)度為1米，建立局部坐標(biāo)系，根據(jù)桿塔掛線點(diǎn)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和懸鏈線公式計(jì)算出兩掛線點(diǎn)之間輸電導(dǎo)線各個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位長(zhǎng)短腿塔線體系有限元建模及動(dòng)力響應(yīng)分析方法，其特征在于，步驟8的具體內(nèi)容為：依據(jù)氣象數(shù)據(jù)，確定10米高度風(fēng)速，其余高度風(fēng)速廓線按指數(shù)分布公式給出，結(jié)合輸電塔線的迎風(fēng)側(cè)投影面積和風(fēng)荷載模型計(jì)算風(fēng)荷載，

指數(shù)分布公式具體為：

其中：V₁₀為標(biāo)準(zhǔn)高度10m處的平均風(fēng)速；V為Z米高度的風(fēng)速；α為粗糙度系數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位長(zhǎng)短腿塔線體系有限元建模及動(dòng)力響應(yīng)分析方法，其特征在于，步驟9中，雨滴譜采用Marshall-Palmer雨譜，雨滴的水平速度由水平風(fēng)速驅(qū)動(dòng)，結(jié)合動(dòng)量定理和沖量等效原則計(jì)算輸電塔的雨荷載；所述Marshall-Palmer雨譜的特征在于降雨過(guò)程中雨粒大小和粒數(shù)分布符合如下規(guī)律：

n(D,I)＝n₀exp(-ΛD)，

上式中，各符號(hào)的含義：n(D,I)為在雨強(qiáng)為I條件下，雨滴直徑為D的雨粒粒數(shù)；常數(shù)n₀＝8×10³/(m³·mm)；Λ＝4.1×10³/mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位長(zhǎng)短腿塔線體系有限元建模及動(dòng)力響應(yīng)分析方法，其特征在于，步驟5中所述桿塔線框模型的建模過(guò)程主要包括：將鐵塔分成塔腿、塔身和塔頭，分別建模，各模塊之間通過(guò)公共節(jié)點(diǎn)連接；預(yù)先建立各級(jí)接腿的模型，4個(gè)塔腿根據(jù)腿長(zhǎng)分別調(diào)用各級(jí)接腿；根據(jù)線路轉(zhuǎn)向，確定橫擔(dān)的轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)與外側(cè)。