分析结果精确的输电铁塔杆件应力计算方法技术
【技术实现步骤摘要】
分析结果精确的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...
【技术保护点】
一种分析结果精确的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[R‾](e)=&...
【技术特征摘要】
1.一种分析结果精确的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；步骤2中：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对铁塔结构离散化后，要对单元进行力学特性分析，即确定单元节点力和节点位移之间的关系；为了分析和确定这一关系，需要选择位移模式，位移函数是单元上点的位移对点的坐标的函数，本方法用单元内部点的坐标的多项式来表示，空间中的杆件，每个节点具有6个自由度，即杆件除了承受一维轴力、两维剪力和两维弯矩的作用外，还可能承受一维扭矩的作用；并且，空间杆单元承受一维轴力、两维剪力、两维弯矩、一维扭矩，即对应着节点的6个自由度，分别为3个方向上的线位移和在节点处截面绕3个坐标轴的转动，因此单元内部点的坐标的多项式可表示为δ＝k1u+k2v+k3w+k4θx+k5θy+k6θz，其中，u，v，w分别为3个方向上的线位移；θx，θy，θz分别为节点处截面绕3个坐标轴的转动；k1,k2，…，k6为6个自由度的系数；据此，可形成所有节点的位移阵列其中，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节点处截面绕三个坐标轴的转动，θxi代表截面在yz坐标面内的扭转，θyi，θzi分别代表截面在xz及xy坐标面内的转动；建立单元刚度方程的基本步骤为：在假定单元位移函数的基础上，根据弹性力学理论，来建立应变、应力与节点位移之间的关系式；然后根据虚位移原理，求得单元节点力与节点位移之间的关系，从而得出如下单元刚度矩阵[k](e)：其中，[k](e)为杆单元在单元局部坐标系内的刚度矩阵；A...
【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，徐晓轶，龚灯才，白杨，袁健华，杨鸣，袁松，钱霜秋，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司南通供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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