针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法，主要包括设置初始杆塔模型、绝缘子挂点集合、杆塔风载集合，得到更新的杆塔模型，并形成杆塔参数文件；确定装配坐标系，导入更新后的杆塔模型进行装配，生成装配模型文件；调用杆塔参数文件信息计算导地线空间构型，生成导地线部件并设置集合，输出导地线参数文件；在装配模型的基础上，匹配集合名称建立塔线相互作用，生成塔线耦合模型；指定仿真工况参数，调用杆塔及导地线参数文件信息，求解杆塔及导地线风载荷并基于集合加载，输出仿真计算文件；批量求解仿真计算文件，得到不同工况下结果文件，提取风致动力响应数据供数据分析和与其他三维仿真平台对接。据供数据分析和与其他三维仿真平台对接。据供数据分析和与其他三维仿真平台对接。

【技术实现步骤摘要】
针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法


[0001]本专利技术涉及一种针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法，尤其是一种基于ABAQUS二次开发技术的塔线体系风致动力响应批量仿真方法。

技术介绍

[0002]为满足高效益的电力输送要求，输电系统的发展方向趋向于特高压、远距离跨区域输送，这不仅需要更加高耸的输电塔塔身结构，还要求跨越距离更大的导地线跨度，在增加了建设成本的同时，也进一步提高了结构设计难度与施工难度。
[0003]高耸的塔线体系面临更为复杂的风场载荷，自重和自振周期的增加使结构刚度更低，更加“柔软”，风的能量主要集中在低频区，风荷载的作用愈加显著，使得结构更容易遭受风荷载而发生失效破坏。风灾是影响最为广泛的自然灾害，与其他自然灾害相比，其发生频率更高，影响范围更广，是造成输电塔线等高耸结构破坏的主要原因之一。
[0004]与此同时，特高压线路的推广和极端天气激增对我国的电力输送体系安全和输电线路设计提出了新的挑战。一方面，台风等强对流天气愈加频繁，严重威胁输电塔线的结构安全，已有的塔线体系亟需进行系统的安全校本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法，其特征在于，主要包括设置初始杆塔模型、绝缘子挂点集合、杆塔风载集合，得到更新后的杆塔模型，并形成杆塔参数文件；确定装配坐标系，向ABAQUS中导入更新后的杆塔模型后得到装配杆塔模型，从而生成装配模型文件；调用杆塔参数文件中的相关信息计算导地线空间构型，根据导地线找形后的信息生成导地线部件和集合，输出导地线参数文件；在装配模型文件的基础上，设置塔线相互作用，构建塔线耦合模型；设定仿真工况和环境参数，调用所述的杆塔参数文件中的相关信息，求解杆塔及导地线风载荷并加载，输出仿真计算文件；调用所述的仿真计算文件，在ABAQUS中求解计算得到不同工况下对应的结果文件，批量求解和结果后处理，提取风致动力响应数据供后续数据分析和与其他三维仿真平台对接。2.根据权利要求1所述的针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1)设置初始杆塔模型、绝缘子挂点集合、杆塔风载集合，形成杆塔参数文件：根据耐张段杆塔模型编号将杆塔模型文件依次导入到ABAQUS中，得到初始杆塔模型；在初始杆塔模型的基础上，结合杆塔悬挂类型将绝缘子挂点对应的结点设置为绝缘子挂点集合；沿杆塔高度方向对杆塔进行分段，将分段内的结点设置为杆塔风载集合，得到更新后的杆塔模型；根据杆塔模型文件记录的绝缘子的挂点坐标、悬挂类型和长度信息确定导地线的挂点坐标，根据杆塔模型文件确定杆塔各高度分段的正向和侧向迎风面积、高度和体型系数，从而形成杆塔参数文件；步骤2)确定装配坐标系，装配杆塔模型，生成装配模型文件：根据耐张段对应杆塔在全局坐标系下的三维坐标信息，以耐张段的线路走势确定装配坐标系的原点和方向，使耐张段的线路走势尽可能与y轴贴合；并将随后确定的各个杆塔在装配坐标系下的三维坐标和转角参数补充到所述的杆塔参数文件中；按照耐张段杆塔编号，依次向ABAQUS中导入步骤1)得到的更新后的杆塔模型，进行平移、旋转的装配操作得到装配杆塔模型，从而生成装配模型文件；步骤3)计算导地线空间构型，生成导地线部件和集合，输出导地线参数文件：调用杆塔参数文件中杆塔在装配坐标系下的三维坐标和转角参数和对应导地线的挂点坐标，基于空间坐标转换原理，确定装配坐标系下导地线的起始和终止坐标；然后输入导地线信息，带入三维悬链线公式得到导地线的空间构型和几何参数，并将导地线找形后的10个样本坐标、档距、真实长度、平均高度、导地线等效直径、初始张力、最低离地高度打包输出形成导地线参数文件；以样条曲线拟合样本点构建导地线部件，并设置导地线集合，赋予对应的部件属性后在步骤2)得到的装配模型文件中进行装配；并在导地线部件的基础上，根据导地线的起始和终止结点设置导地线挂点集合；步骤4)设置塔线相互作用，构建塔线耦合模型：在步骤2)的装配模型文件的基础上，以集合名称作为识别准则，分别调用绝缘子挂点集合和对应的导地线挂点集合，并将集合名称编号相同的两个集合进行匹配；以不限制旋转的刚性耦合作为导地线与杆塔绝缘子挂点之间的相互作用，建立塔线耦合模型；步骤5)设定仿真工况，求解杆塔及导地线风载荷并加载，输出仿真计算文件：
设定仿真工况和环境参数；调用所述的杆塔参数文件中的杆塔迎风面积、体型系数和高度信息，按照规范IEC 60828方法求解杆塔高度分段在各个风载荷工况下的静态风载荷，将所述的静态风载荷补充到所述的杆塔参数文件中；调用所述的导地线参数文件中的导地线等效直径、档距和平均高度，按照规范DLT 5551方法计算导地线在各个风载荷工况下的静态风载荷，并将计算得到的所述的静态风载荷补充到所述的导地线参数文件中；基于Karmal风谱和谐波合成法获取不同风速和高度下的风速时程曲线，在ABAQUS中利用幅值函数模拟湍流风作用下杆塔与导地线所受风载荷随时间的变化情况；随后按照所述的杆塔风载集合和导地线集合的集合名称匹配并调用杆塔参数文件和导地线参数文件中的静态风载荷，在所述的塔线耦合模型上分别创建结点集中力...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱岚康，刘彬，徐万海，庞涛，吴正清，李雪枫，周丽丹，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司天津大学，
类型：发明
国别省市：