基于GID和ABAQUS的输电杆塔有限元建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于GID和ABAQUS的输电杆塔有限元建模方法，包括以下步骤，将角钢作为杆件来处理，将角钢之间的连接处作为刚节点处理；利用有限元前后处理软件GID建立输电杆塔的三维模型；利用有限元软件ABAQUS对输电杆塔三维模型进行完善；计算出输电杆塔各杆件在轴力作用下的安全系数。本发明专利技术利用GID和ABAQUS相结合建模，这解决了ABAQUS在输电杆塔建模前处理时的复杂以及难度大的问题，使得建模工作量大大降低，同时加强了模型的准确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于GID和ABAQUS的输电杆塔有限元建模方法，属于输电线路舞动条件下杆塔安全诊断领域。
技术介绍
架空输电线路是电网的主要组成部分，具有点多、面广、线路长的特点，自然环境和地形条件复杂多变严重威胁电力系统安全运行。随着全球极端气候频发，恶劣气候导致电网灾害日益增多，冰灾给世界各国电网造成了巨大的损失。输电线覆冰是电网破坏的一个重要因素，导线覆冰后不但容易诱发舞动，而且其脱冰产生的导线跳跃也容易导致断线、倒塔等事故。因此掌握输电杆塔受恶劣天气影响下的结构受力情况就显得十分重要。输电杆塔结构受力主要通过有限元软件建模分析，有限元建模是一件非常复杂且费时的工作，使用GID软件和ABAQUS软件联合建模可以节省大量时间，因此提出一种建模快速且准确的方法十分有必要。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于GID和ABAQUS的输电杆塔有限元建模方法。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：基于GID和ABAQUS的输电杆塔有限元建模方法，输电杆塔主要是由角钢构成，角钢间通过螺栓和连接板进行连接，包括以下步骤，将角钢作为杆件来处理，将角钢之间的连接处作为刚节点处理；利用有限元前后处理软件GID建立输电杆塔的三维模型：根据输电杆塔的实际尺寸，在GID中建立各个独立单元的三维模型，将所有单元拼装成完整的输电杆塔三维模型；利用有限元软件ABAQUS对输电杆塔三维模型进行完善：首先将输电杆塔三维模型导入ABAQUS；然后设置角钢的材料属性，设置角钢的截面尺寸，设置角钢的方向，将材料属性和截面尺寸赋予各个杆件，计算出角钢设置方向的截面向量，并将截面向量赋予杆件；最后将输电杆塔底部固定，将输电杆塔所有的受力等效的加载在输电杆塔上，再进行网格划分以及结构分析；根据网格信息、材料属性、各单元受力信息以及轴心受压杆件稳定系数，计算出输电杆塔各杆件在轴力作用下的安全系数。在建立输电杆塔各个单元的三维模型时，要检查杆件以及刚节点的个数。角钢的材料属性包括角钢的密度、弹性模量和泊松比。本专利技术所达到的有益效果：1、本专利技术利用GID和ABAQUS相结合建模，这解决了ABAQUS在输电杆塔建模前处理时的复杂以及难度大的问题，使得建模工作量大大降低，同时加强了模型的准确性和可靠性；2、本专利技术还考虑了杆件受压失稳问题，这更加符合实际情况，在结构受力分析时更加准确合理。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为输电杆塔有限元模型示意图。图3为输电杆塔有限元模型局部示意图。图4为求解杆件在轴力作用下安全系数的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。现在常见的输电杆塔主要是由角钢构成，角钢间通过螺栓和连接板进行连接。如图1所示，基于GID和ABAQUS的输电杆塔有限元建模方法，具体包括以下步骤：S1、由于角钢均为细长杆，故可将角钢作为杆件来处理，而角钢之间的连接处有螺栓固定，可传递弯矩，故将连接处作为刚节点处理。S2、利用有限元前后处理软件GID建立输电杆塔的三维模型。根据输电杆塔的实际尺寸，在GID中建立各个独立单元的三维模型，为了保证各单元三维模型的准确性，在建立输电杆塔各个单元的三维模型时，要检查杆件以及刚节点的个数，最后将所有单元拼装成完整的输电杆塔三维模型，具体的三维模型如图2和3所示。S3、利用有限元软件ABAQUS对输电杆塔三维模型进行完善。首先将输电杆塔三维模型导入ABAQUS；然后设置角钢的材料属性，材料属性包括角钢的密度、弹性模量和泊松比，设置角钢的截面尺寸，设置角钢的方向，将材料属性和截面尺寸赋予各个杆件，计算出角钢设置方向的截面向量，并将截面向量赋予杆件；最后将输电杆塔底部固定，将输电杆塔所有的受力等效的加载在输电杆塔上，再进行网格划分以及结构分析。输电杆塔所有的受力包括绝缘子、导线、金具对输电杆塔的作用力（如风荷载、静张力、动张力、重力等）以及输电杆塔本身荷载（如重力、风荷载等）；绝缘子、导线、金具对输电杆塔的作用力等效为力加载在导线与输电杆塔的连接处，杆塔本身重力施加于各个单元，风荷载按水平方向风对输电杆塔的风压效果，简化至迎风面的刚节点上。S4、如图4所示，根据网格信息、材料属性、各单元受力信息以及轴心受压杆件稳定系数，计算出输电杆塔各杆件在轴力作用下的安全系数。上述方法利用GID和ABAQUS相结合建模，这解决了ABAQUS在输电杆塔建模前处理时的复杂以及难度大的问题，使得建模工作量大大降低，同时加强了模型的准确性和可靠性，同时还考虑了杆件受压失稳问题，这更加符合实际情况，在结构受力分析时更加准确合理，可广泛应用于输电杆塔的有限元建模中，特别适用于输电线路舞动条件下杆塔安全诊断问题。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于GID和ABAQUS的输电杆塔有限元建模方法，输电杆塔主要是由角钢构成，角钢间通过螺栓和连接板进行连接，其特征在于：包括以下步骤，将角钢作为杆件来处理，将角钢之间的连接处作为刚节点处理；利用有限元前后处理软件GID建立输电杆塔的三维模型：根据输电杆塔的实际尺寸，在GID中建立各个独立单元的三维模型，将所有单元拼装成完整的输电杆塔三维模型；利用有限元软件ABAQUS对输电杆塔三维模型进行完善：首先将输电杆塔三维模型导入ABAQUS；然后设置角钢的材料属性，设置角钢的截面尺寸，设置角钢的方向，将材料属性和截面尺寸赋予各个杆件，计算出角钢设置方向的截面向量，并将截面向量赋予杆件；最后将输电杆塔底部固定，将输电杆塔所有的受力等效的加载在输电杆塔上，再进行网格划分以及结构分析；根据网格信息、材料属性、各单元受力信息以及轴心受压杆件稳定系数，计算出输电杆塔各杆件在轴力作用下的安全系数。

【技术特征摘要】
1.基于GID和ABAQUS的输电杆塔有限元建模方法，输电杆塔主要是由角钢构成，角钢间通过螺栓和连接板进行连接，其特征在于：包括以下步骤，将角钢作为杆件来处理，将角钢之间的连接处作为刚节点处理；利用有限元前后处理软件GID建立输电杆塔的三维模型：根据输电杆塔的实际尺寸，在GID中建立各个独立单元的三维模型，将所有单元拼装成完整的输电杆塔三维模型；利用有限元软件ABAQUS对输电杆塔三维模型进行完善：首先将输电杆塔三维模型导入ABAQUS；然后设置角钢的材料属性，设置角钢的截面尺寸，设置角钢的方向，将材料属性和截面尺寸赋予各个杆件，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建军，胡鹏，张建国，陈大兵，张廼龙，李成钢，朱洪斌，张晓琴，吴宜琨，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32