一种新型抱杆受力计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有限元分析的新型抱杆受力计算方法，包括以下步骤：建立抱杆系统模型：创建材料；共分为三种材料，分别为抱杆材料、外拉线材料和承托绳材料；网格剖分；采用自动划分网格；创建分析，施加约束与荷载：根据现场实际工况，输入相关荷载、约束条件，约束条件包括外拉线对地锚固点以及承托绳连接点；荷载包括：抱杆、外拉线以及承托绳自重，被吊构件重量；进行分析与计算并输出计算结果：计算结果包括受力分析结果和屈曲分析结果。采用本发明专利技术的方法可以方便、快捷、灵活计算各种工况下抱杆系统的受力情况，为现场抱杆组塔施工保驾护航。护航。护航。

【技术实现步骤摘要】
一种新型抱杆受力计算方法


[0001]本专利技术属于抱杆系统受力计算领域，具体为一种新型抱杆受力计算方法。

技术介绍

[0002]在组塔过程中，抱杆系统是主要的受力单元。抱杆系统受力是否均衡合理、有超载使用，直接影响着组塔施工的质量和安全。如图1所示，在现有的抱杆受力计算中，一般采用简化的方式，利用三角函数进行计算。施工现场人员主要依靠工作经验进行控制，通过限定阈值，例如2根φ14钢丝绳控制吊重2.5T，3根φ14钢丝绳控制吊重4T的方式进行组塔施工。利用三角函数计算，此种简化方式只能粗略估算简单受力工况，当采用反向拉线吊装横担等复杂工况时，不易得出系统各构件的受力；而且对于现场的施工人员，受力计算技术门槛比较高，不易掌握。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于有限元分析的新型抱杆受力计算方法，从而解决现场的施工人员对抱杆受力分析时，在采用反向拉线吊装横担等复杂工况的情况下，不易得出系统各构件的受力以及受力计算技术门槛比较高，不易掌握的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：
[0005]本专利技术公开了一种新型抱杆受力计算方法，该方法的所有步骤均在有限元软件上运行，包括以下步骤：
[0006](1)建立抱杆系统模型；
[0007]将组塔现场常遇到的工况简化为5种受力模型，分别为塔身吊装模型、人字抱杆吊装横担模型、使用地线支架吊装横担模型、抱杆塔身屈曲工况模型和抱杆起立模型；
[0008](2)创建材料；
>[0009]共分为三种材料，分别为抱杆材料、外拉线材料和承托绳材料，根据各构件材料特性，输入材料相关参数；
[0010](3)网格剖分；
[0011]采用自动划分网格，网格数量在2100
‑
3700个之间；
[0012](4)创建分析，施加约束与荷载；
[0013]根据现场实际工况，输入相关荷载、约束条件，约束条件包括外拉线对地锚固点以及承托绳连接点；荷载包括：抱杆、外拉线以及承托绳自重，被吊构件重量；
[0014](5)进行分析与计算并输出计算结果；
[0015]计算结果包括受力分析结果和屈曲分析结果；受力分析结果用于展示抱杆变形云图及应力云图，提取抱杆及钢丝绳截面最大合力；屈曲分析结果用于展示抱杆的稳定性系数。
[0016]优选地，所述的塔身吊装模型由4根外拉线、主抱杆以及4根承托绳构成；模型的控制参数包括拉线对地夹角、承托绳对地夹角、抱杆倾斜角度，主要适用于吊装塔身构件工
况。
[0017]优选地，所述的人字抱杆吊装横担模型由4根外拉线、主抱杆、4根承托绳、一个人字抱杆和一个反向拉线；控制参数包括拉线对地夹角、承托绳对地夹角、抱杆倾斜角度、人字抱杆位置、角度、走绳数。
[0018]优选地，所述的使用地线支架吊装横担模型由1个地线支架转向点、1根磨绳、1根反向拉线4根外拉线、主抱杆以及4根承托绳构成；适用于利用地线支架作为转向，吊装边横担的吊装工况；控制参数包括拉线对地夹角、承托绳对地夹角、抱杆倾斜角度、地线支架转向点位置、角度、走绳数。
[0019]优选地，所述的抱杆塔身屈曲工况模型由4根外拉线、主抱杆以及4根承托绳构成；所述的屈曲工况模型主要计算抱杆在承受压力荷载时的稳定性；模型的控制参数包括拉线对地夹角、承托绳对地夹角、抱杆倾斜角度。
[0020]优选地，所述的抱杆起立模型由人字抱杆、磨绳、主抱杆构成；用于计算在起立主抱杆时系统的受力；控制参数包括人字抱杆位置与主抱杆相对位置、倾斜角度、走绳数。
[0021]优选地，描述物体各个物质点的力平衡状态的表达式为：
[0022]σ
ij,j
+f
i
＝ρ
ü
i
[0023]式中σ
ij
表示应力张量的分量，σ
ij，j
表示对坐标的导数(重复脚标表示求和)，f
i
表示体力分量，ρ表示密度，
ü
i
表示加速度分量；
[0024]描述物体的位移和变形关系的表达式为：
[0025][0026]式中ε
ij
表示工程应变张量的分量，u
i
表示位移分量，u
i，j
、u
j,i
分别表示各自对初始坐标的导数；
[0027]描述物体的材料属性，即应力
‑
应变关系的表达式为：
[0028]σ
ij
＝2με
ij
+λδ
ij
ε
kk
[0029]式中ε
ij
表示工程应变张量的分量，μ和λ是Lame常数，δ
ij
是Kroneckerdelta张量，即变形、应变和应力的度量，ε
kk
表示正应变。
[0030]优选地，对线性或者仅材料非线性的分析时，应变采用工程应变，表达式为：
[0031][0032]式中表示位移对初始坐标梯度，X
i
和X
j
表示初始坐标分量，ε表示工程应变张量，u
i
表示第i个初始坐标分量，u
j
表示第j个初始坐标分量,ε
ij
表示工程应变张量的分量,X
i
和X
j
分别表示Updated Lagrangian(更新的拉格朗日法)构型中的参考坐标的分量；
[0033]应力采用名义应力P，表达式为：
[0034][0035]式中dΓ0表示物体内或物体表面上在初始时刻(变形前)的一个微面，n0表示该微面在初始时刻的法向量，t0表示面力。
[0036]优选地，考虑大转动但是小变形的分析时，应变采用格林应变，表达式为：
[0037][0038][0039]式中，T代表转置，ε表示工程应变张量，表示位移对初始坐标梯度，θ为偏导计算符号，X
i
和X
j
表示初始坐标分量，u
i
表示第i个初始坐标分量，u
j
表示第j个初始坐标分量,u
k
代表第k个初始坐标分量,，X
j
和X
j
分别表示Updated Lagrangian(更新的拉格朗日法)构型中的参考坐标的分量；ε
ij
表示工程应变张量的分量。
[0040]应力采用Second Piola
–
Kirchhoff(PK2)应力S：
[0041]n0·
SdΓ0＝F
‑1t0dΓ0[0042]式中F
‑1为变形梯度的逆矩阵，n0表示该微面在初始时刻的法向量，t0表示面力，dΓ0表示物体内或物体表面上在初始时刻(变形前)的一个微面。
[0043]优选地，采用的连续体的有限元方程为：
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型抱杆受力计算方法，该方法的所有步骤均在有限元软件上运行，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立抱杆系统模型；将组塔现场常遇到的工况简化为五种受力模型，分别为塔身吊装模型、人字抱杆吊装横担模型、使用地线支架吊装横担模型、抱杆塔身屈曲工况模型和抱杆起立模型；(2)创建材料；共分为三种材料，分别为抱杆材料、外拉线材料和承托绳材料，根据各构件材料特性，输入材料相关参数；(3)网格剖分；采用自动划分网格，网格数量在2100
‑
3700个之间；(4)创建分析，施加约束与荷载；根据现场实际工况，输入相关荷载、约束条件，约束条件包括外拉线对地锚固点以及承托绳连接点；荷载包括：抱杆、外拉线以及承托绳自重，被吊构件重量；(5)进行分析与计算并输出计算结果；计算结果包括受力分析结果和屈曲分析结果；受力分析结果用于展示抱杆变形云图及应力云图，提取抱杆及钢丝绳截面最大合力；屈曲分析结果用于展示抱杆的稳定性系数。2.如权利要求1所述的新型抱杆受力计算方法，其特征在于，所述的塔身吊装模型由4根外拉线、主抱杆以及4根承托绳构成；模型的控制参数包括拉线对地夹角、承托绳对地夹角、抱杆倾斜角度，主要适用于吊装塔身构件工况。3.如权利要求1所述的新型抱杆受力计算方法，其特征在于，所述的人字抱杆吊装横担模型由4根外拉线、主抱杆、4根承托绳、一个人字抱杆和一个反向拉线；控制参数包括拉线对地夹角、承托绳对地夹角、抱杆倾斜角度、人字抱杆位置、角度、走绳数。4.如权利要求1所述的新型抱杆受力计算方法，其特征在于，所述的使用地线支架吊装横担模型由1个地线支架转向点、1根磨绳、1根反向拉线4根外拉线、主抱杆以及4根承托绳构成；适用于利用地线支架作为转向，吊装边横担的吊装工况；控制参数包括拉线对地夹角、承托绳对地夹角、抱杆倾斜角度、地线支架转向点位置、角度、走绳数。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李武成，朱赛伟，燕昆，刘忠广，叶子，李赏，马常宇，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：