A coupled dynamic calculation method for single-load-cable freight ropeway includes setting calculation parameters based on the said freight ropeway; calculating the resultant forces acting on the current time-step load-carrying rope/traction rope nodes according to the calculation parameters; and solving the resultant forces acting on the current time-step load-carrying rope/traction rope nodes according to the incremental time step set up. The joint motion equation is used to calculate the resultant forces acting on the load-carrying cable/traction cable joints at each time step until the end of the preset time period. The technical scheme provided by the invention solves the problems of inaccurate calculation and low calculation efficiency of the load-carrying cable and the traction cable, can accurately and efficiently obtain the tension change results of the load-carrying cable and the traction cable in the working process of the freight ropeway, and provides a more accurate calculation basis for the design and selection of the freight ropeway.
【技术实现步骤摘要】
一种单承载索货运索道耦合动力计算方法及系统
本专利技术涉及单承载索货运索道结构设计中的数值计算方法，具体涉及一种单承载索货运索道耦合动力计算方法及系统。
技术介绍
输电线路货运索道具有适用性强、受天气及外部环境影响小等优点，有效解决铁塔塔材、导线等物料的山地运输问题，同时大大减少青赔、筑路费用，因此在山区复杂地形工程施工中得到广泛的应用。货运索道是以钢丝绳承重和通过钢丝绳传动为主体的机械化、半机械化搬运通道，这种机械化搬运通道，主要依靠索道各工作索相关关联配置而成的各种工作结构，实现承重、起重、输送和卸重等工序。单承载索货运索道由工作索、支架、载荷(运行小车)、牵引机等构成。牵引索位于承载索下方，为闭合绳索。其中工作索包括承载索和牵引索。在索道运行时，布置在起始侧的牵引机卷筒滚动，拉动牵引索，使载荷移动。牵引索从牵引机出发，串联各个载荷，通过支架上的滚轮运行到索道终点。现有悬索动力计算方法中，已有采用有限元法分析具有单个或多个载荷在给定速度下的移动问题。大多数方法中将移动载荷处理为集中力，没有考虑载荷质量在运动中的惯性效应，导致计算不精确。现有有限元分析方法为满足计算精度，需要划分较多的单元，导致计算效率较低。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的承载索和牵引索受力计算不精确和计算效率低的问题。本专利技术提供一种单承载索货运索道耦合动力计算方法及系统，能够更加准确、高效地获得货运索道承载索与牵引索在工作过程中的张力变化结果，为货运索道的设计及选型提供更加准确的计算依据。本专利技术提供的技术方案是：一种单承载索货运索道耦合动力计算方法，其改进之处在于，所述方...
【技术保护点】
1.一种单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，所述方法包括：基于所述货运索道设定计算参数；根据所述计算参数，计算当前时间步承载索/牵引索节点所受作用合力；基于所述计算参数及当前时间步承载索/牵引索的节点所受作用合力，按照预先设置的时间增量步长增加时间步，计算各时间步承载索/牵引索节点所受作用合力，直至预设时间段结束。
【技术特征摘要】
1.一种单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，所述方法包括：基于所述货运索道设定计算参数；根据所述计算参数，计算当前时间步承载索/牵引索节点所受作用合力；基于所述计算参数及当前时间步承载索/牵引索的节点所受作用合力，按照预先设置的时间增量步长增加时间步，计算各时间步承载索/牵引索节点所受作用合力，直至预设时间段结束。2.如权利要求1所述的单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，所述基于所述计算参数及当前时间步承载索/牵引索的节点所受作用合力，按照预先设置的时间增量步长增加时间步，计算各时间步承载索/牵引索节点所受作用合力。包括：采用中心差分法，将所述计算参数及当前时间步承载索的节点所受作用合力带入到预先设定的节点运动方程中，计算下一时间步承载索的节点位置向量，依据所述节点位置向量计算下一时间步承载索节点所受作用合力；增加时间步，依次计算各时间步承载索节点位置向量和所受作用合力；采用中心差分法，将所述计算参数及当前时间步牵引索的节点所受作用合力带入到所述节点运动方程中，计算下一时间步牵引索的节点位置向量，依据所述节点位置向量计算下一时间步牵引索节点所受作用合力；增加时间步，依次计算各时间步牵引索节点位置向量和所受作用合力。3.如权利要求2所述的单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，所述计算参数包括：索道跨距、索道高差；承载索弹性模量、截面积、单元性质和节点质量、承载索节点初始位置向量；牵引索弹性模量、截面积、单元性质和节点质量、牵引索节点初始位置向量。4.如权利要求3所述的单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，所述承载索节点在第n个时间步的承载索节点作用合力Fn按下式进行计算：式中，承载索节点i受到的外部力；承载索单元对承载索节点i的作用力；其中，所述承载索节点i受到的外部力按下式进行计算：式中，MLi：承载索节点i的质量；G：重力加速度向量。5.如权利要求4所述的单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，所述承载索单元的单元性质包括常规承载索单元和滑移承载索单元；所述常规承载索单元是单元内不存在载荷或支架接触点的承载索单元；所述滑移承载索单元是单元内存在载荷或支架接触点承载索单元。6.如权利要求5所述的单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，当所述承载索单元的单元性质为常规承载索单元时，所述常规承载索单元对承载索节点的作用力按下式进行计算：其中，ei：承载索节点i到i+1的单位向量；fiin：承载索节点i到i+1之间的常规承载索单元内力。7.如权利要求6所述的单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，所述承载索节点i到i+1之间的常规承载索单元内力按下式进行计算：其中，EAl：承载索弹性模量与截面积的乘积；给定的承载索单元原始长度；li：当前时刻节点i至i+1的长度。8.如权利要求5所述的单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，当所述承载索单元的单元性质为滑移承载索单元时，所述滑移承载索单元对承载索节点i的作用力按下式进行计算：式中，滑移承载索单元对承载索节点i的作用力；fiin'：承载索节点i到i+1之间的滑移承载索单元内力；ei1：承载索节点i到邻近第一接触点B的单位向量；滑移承载索单元对承载索节点i+1的作用力按下式进行计算：式中，滑移承载索单元对承载索节点i+1的作用力；ei2：承载索节点i+1到邻近第一接触点B的单位方向向量。9.如权利要求8所述的单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，所述承载索节点i到i+1之间的滑移承载索单元内力fiin'包括：承载索节点i到i+1之间有1个接触点的滑移承载索单元内力和承载索节点i到i+1之间有2个接触点的滑移承载索单元内力。10.如权利要求9所述的单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，所述承载索节点i到i+1之间有1个接触点的滑移承载索单元内力按下式进行计算：式中，fiin'：承载索节点i到i+1之间有1个接触点的滑移承载索单元内力；B：第一接触点；li,B：节点i至第一接触点的长度；lB,i+1：第一接触点至节点i+1的长度；给定的承载索单元原始长度；承载索节点i到i+1之间有2个接触点的滑移承载索单元内力按下式进行计算：式中，fiin”：承载索节点i到i+1之间有2个接触点的滑移承载索单元内力；B：第一接触点；P：第二接触点；li,P：节点i至第二接触点的长度；lP,B：第二接触点至第一接触点B的长度；lB,i+1：第一接触点至节点i+1的长度；给定的承载索单元原始长度。11.如权利要求2所述的单承载索货运索道耦合动力计算方法，其特征在于，所述牵引索的节点在第n个时间步的牵引索节点作用合力按下式进行计算：式中，牵引索节点j受到的外部力；牵引索单元对牵引索节点j的作用力。12....
【专利技术属性】
技术研发人员：秦剑，江明，万建成，乔良，刘晨，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网四川省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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