基于向量式有限元的输电塔线体系风振响应研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:king20051400
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输电塔线体系作为重要生命线工程,其安全性能历来都被业内高度重视。世界各地多发强风引起的输电塔线体系损伤破坏。基于此,采用有效的模拟手段分析输电塔线体系在强风荷载作用下的动力响应特点,便具有重大的实际意义。目前针对输电塔线体系风振响应的研究主要是基于传统有限元方法,仍然有很多关键问题尚未能解决。尤其是在分析输电塔线体系中导线的非线性大变形问题时,传统有限元方法具有很大的局限性。本文基于目前研究的不足,创新的建立了输电塔线体系基于向量式有限元的动力分析方法。在此基础上,系统研究了输电塔线体系在季风和强台风作用下的动力响应的特点和规律。本文首先介绍了输电线路研究的背景与意义,对输电塔线体系的动力响应研究现状和研究进展进行了总结。并对向量式有限元方法进行了介绍,在后续的章节对传统有限元方法和向量式有限元方法的杆件元分析、建模方法和分析过程分别进行了介绍和推导。本文分别建立了输电杆塔和导线基于向量式有限元的动力响应分析方法。在此基础上建立了输电塔线体系基于向量式有限元的动力分析方法,推导建立了节点运动方程、坐标变换方程、内力转换方程等关键计算方法。研究了输电塔线体系的动力耦联效应,总结了塔线体系动力特性的特点。建立了输电塔线体系的季风荷载模型,建立了季风荷载作用下输电塔线体系的风振响应分析方法。基于向量式有限元研究了输电塔线体系的强季风荷载效应,并总结了塔线体系的强季风效应的特点和规律。通过与ABAQUS计算结果进行了对比验证了本文所提出的基于向量式有限元的输电塔线体系动力分析方法的正确性。本文进一步的建立了输电塔线体系的强台风荷载模型。建立了强台风荷载下输电塔线体系的风振响应分析方法。基于向量式有限元研究了输电塔线体系的强台风荷载效应,并总结了塔线体系的强台风效应的特点和规律。针对季风和强台风作用下的输电塔线体系动力响应进行了信号分析处理。基于HHT方法研究了输电塔线体系在季风荷载和台风荷载下动力响应的时域和频域特点。最后总结了本文研究工作,并对后续研究方向进行了展望。
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