The invention discloses a transmission tower stress calculation method, the finite element method to establish finite element model of the tower structure, and according to the tower structure composition of the discrete structure; then each unit generates a matrix of element stiffness, combined with the tower junction space angle between each member of the constitutive relations and the connection and the superimposed overall stiffness matrix; then, according to the tower load generation load and node displacement array array as the unknown quantity, and the overall stiffness matrix, load matrix array equation; finally, by solving the matrix equation, obtain joint strain, finally obtained the stress of each bar tower structure. This invention can accurately calculate the stress of the pole of transmission tower by mathematical method, which can provide a scientific basis for the safety evaluation of the tower structure.
【技术实现步骤摘要】
一种输电铁塔杆件应力计算方法本申请是申请号:201410423136.3、申请日:2014.8.26、名称“一种基于有限元分析的输电铁塔杆件应力计算方法”的分案申请。
本专利技术涉及一种对输电铁塔进行结构力学分析并精确计算每根杆件应力的方法,属于输电线路运行状态安全评价领域。
技术介绍
电能生产与传输是国家经济社会发展的命脉,输电线路更是关系国计民生的“生命线”。输电线路作为重要的生命线工程,为电力能源的高效供给和合理分配提供了有力保证。经济社会的持续健康发展,对输电线路运行的安全和可靠性提出了更高要求。然而,由于我国幅员辽阔,输电线路路径长、塔架高、大量穿越深山大河,甚至是无人区,自然地理气象条件复杂多变,输电线路作为大电网的主干,其自身是一个巨大的环境灾害承载体。长期运行资料表明线路安全事故大多由机械力学原因造成。虽然在线路规划设计中,已基于铁塔塔材理论计算强度值,按特定工况条件计算允许应力并设置安全系数,在一定程度保证线路的安全运行。但实际运行工况复杂且时变,且无法完全由设计规范所预计,部件实际运行应力可能超出安全阈值;因此实际输电线路虽已严格按规范设计、施工、运行,但断线、倒塔等安全事故仍时有发生。针对08年特大冰雪灾害,业界和学界专家普遍认为电网缺乏科学有效的防灾减灾事故预警综合体系等是停电事故发生的重要原因之一。建立这一体系的关键是对输电线路的安全状态给予科学评价。当前相关研究主要通过应用拉力传感器,设计在线应力监测装置。由于硬件成本、装置本体易受外力破坏等影响因素,其进一步推广应用受到了制约。开发一种零硬件成本、无环境制约、可复用在所有运行输 ...
【技术保护点】
一种输电铁塔杆件应力计算方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:根据有限单元法建立铁塔结构的有限元力学模型,根据得到的力学模型获取铁塔节点;并将铁塔结构离散化,得到与铁塔两节点间杆件数目相同的单元,单元彼此之间仅靠节点相连;铁塔中主材与主材、主材与斜材、斜材与斜材的交汇点视为节点;步骤2:针对每个单元和节点位移,分别生成单元刚度矩阵[k]
【技术特征摘要】
1.一种输电铁塔杆件应力计算方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:根据有限单元法建立铁塔结构的有限元力学模型,根据得到的力学模型获取铁塔节点;并将铁塔结构离散化,得到与铁塔两节点间杆件数目相同的单元,单元彼此之间仅靠节点相连;铁塔中主材与主材、主材与斜材、斜材与斜材的交汇点视为节点;步骤2:针对每个单元和节点位移,分别生成单元刚度矩阵[k](e)和节点位移阵列并根据杆件之间的空间角度关系、杆件之间的连接关系,转换叠加出铁塔整体刚度矩阵步骤3:将铁塔所受均布载荷和非节点载荷等效移置到节点上,形成节点载荷阵列其中并考虑到矩阵方程中的奇异性,引入铁塔塔腿四节点的位移约束条件,求解矩阵方程,得到节点位移阵列步骤4:计算铁塔节点的应变、应力,获取铁塔结构每根杆件应力;所述步骤2中的节点位移阵列和单元刚度矩阵[k](e)分别为:1)节点位移阵列的表达式为:其中,为整体坐标系中的节点位移阵列;为第1个节点的位移阵列;为第2个节点的位移阵列;以此类推为第n个节点的位移阵列;ui,vi,wi为第i节点在局部坐标系中三个方向的线位移;θxi,θyi,θzi为第i节点处截面绕3个坐标轴的转动,θxi代表截面的转动角度,θyi,θzi分别代表截面在xz及xy坐标面内的转动角度;2)单元刚度矩阵[k](e)的表达式为:其中,[k](e)为杆单元在单元局部坐标系内的刚度矩阵;A为杆单元横截面面积;Iy为在xz面内截面惯性矩;Iz为在xy面内的截面惯性矩;;Ip为单元的扭转惯性矩;l为长度;E和G分别为材料的弹性模量和剪切模量;那么,根据所获得的单元刚度矩阵[k](e)并依据杆件之间的空间角度关系、杆件之间的连接关系,即可得到铁塔整体刚度矩阵整体刚度矩阵的集成规则如下:1)先求出每个单元的刚度矩阵[k](e);2...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱焱,徐剑峰,郭成功,葛乐,朱张蓓,朱富云,龚灯才,朱卫,吴晓楠,蒋徐勇,尹海海,林泳,
申请(专利权)人:江苏省电力公司南通供电公司,国家电网公司,江苏省电力公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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