分裂导线次档距振荡研究

基于准定常理论,建立了分裂导线次档距振荡的二维振子模型,推导了振子模型的振动方程。采用稳定性理论对振子模型进数值分析,研究了分裂导线次档距振荡的机理,首先将非线性振动微分方程线性化,然后根据特征值分析判断系统的稳定性。编制了次档距振荡发生临界风速求解的MATLAB程序,并对Hopf动态分岔理论、Hopf静态分岔理论和不同阻尼比下的临界风速进行了研究,并给出了临界风速随频率比变化的关系,最后对次档距振荡的控制给出了建议。     

覆冰输电导线舞动的仿真分析

基于考虑输电导线垂向和扭转振动耦合的两自由度模型,利用多尺度法和数值分析方法,分别就系统参数和环境参数对临界风速和舞动振幅的影响进行了理论和仿真分析,并讨论了扭转振动分岔导致的可能复杂运动。利用零解的稳定性条件,得到了覆冰厚度、初始覆冰角度、来流密度、导线的初始张力和单位长度质量以及横向阻尼比对临界风速的影响曲线。基于解析和数值仿真的结果,分别给出了风速、覆冰厚度、来流密度、导线的初始张力和单位长度质量以及横向阻尼比对舞动振幅的影响曲线。对扭转振动分岔的研究表明,风速变化时,(零解失稳导致的)周期运动的分岔可导致倍周期运动和概周期运动等复杂运动形式。     

覆冰输电线路舞动气动阻尼识别

利用覆冰导线刚性节段模型外加弹簧及配重模拟覆冰输电线路竖向及扭转运动动力特性,制作了D形覆冰单导线、新月形覆冰单导线和分裂导线竖向-扭转二自由度气弹模型,通过调整模型竖向/扭转自振频率比及风速、风攻角,于风洞中激发了D形覆冰单导线气弹模型的纯竖向和竖扭耦合失稳舞动,以及新月形覆冰分裂导线气弹模型的竖扭耦合舞动,并记录了其响应时程,通过Hilbert变换进行了竖向舞动和扭转气动阻尼的识别,研究了风速、风攻角、竖扭频率比、覆冰断面、导线数量及布置形式对气动阻尼的影响。对D形覆冰导线纯竖向舞动时根据响应识别所得气动阻尼比与根据Den-Hartog机理计算所得理论气动阻尼比进行了比较。试验结果表明：舞动时气动阻尼比为负值,在试验风速范围内其绝对值随风速增长而增大;D形覆冰导线纯竖向舞动时识别所得气动阻尼比绝对值略小于理论气动阻尼比;导线分裂数量对气动阻尼具有影响;扭转响应对竖向舞动气动阻尼的影响则较为复杂。     

覆冰四分裂导线舞动数值模拟研究

用Hamilton变分原理建立动力学平衡方程,利用罚函数法引入各子导线上间隔棒连接点之间的运动约束条件,获得覆冰四分裂导线动力方程。方程采用Newmark法进行时间积分,Newton-Raphson迭代法求解。通过数值算例验证方法的正确性。利用由风洞试验获得的覆冰四分裂导线空气动力系数,通过数值模拟获得初始攻角、风速和档距等对覆冰四分裂导线舞动的影响规律。结果表明,考虑作用于各子导线上空气动力载荷的不同对舞动幅值有明显影响;初始攻角的大小是诱发舞动的关键因素;舞动幅值随风速和档距的增大而增大。     

多档导线面内动态特性及共振条件分析

基于振动理论给出了连续档导线频率计算公式,应用子结构理论获得连续档导线的模态函数。根据理论公式得到不同档数及张力情况下连续档导线频率值及模态形状,与相应的有限元结果吻合,验证了理论公式的准确性;根据频率理论公式揭示了连续档导线几何参数对无量纲频率的影响规律,预测了连续档导线不同模态之间产生共振的条件,结果表明连续档导线产生面内多模态耦合的条件与单档导线区别明显。采用Galerkin方法离散连续档导线控制方程得到了多模态耦合的非线性常微分方程,为进一步研究连续档导线内共振时的分岔行为奠定了理论基础。     

输电导线气动阻尼效应的风洞试验研究

基于单跨六分裂输电导线气弹模型风洞试验,测得了不同风速下输电导线端部,即输电导线传递给输电塔的动张力时程,结合经验模态分解法(EMD)、小波分析及随机减量法(RDT)识别了输电导线的前四阶气动阻尼比,并将其与基于准定常理论的气动阻尼比进行了对比。考虑气动阻尼的影响,对输电导线动张力进行了计算。研究结果表明:输电导线的气动阻尼相对于结构阻尼,占有主导地位,在强风下可以达到结构阻尼比的10倍以上;由于输电导线的风致非线性振动,使得基于准定常理论的气动阻尼比与识别结果相比存在显著差异;强风作用下,不考虑气动阻尼比的计算结果将严重地高估输电导线的风致动张力响应。     

覆冰四分裂导线舞动近似解析解分析

建立了带有刚性间隔棒的覆冰四分裂导线垂直、水平和扭转三自由度的耦合模型,并对由强非线性系统转化为弱非线性系统的方法进行了研究,运用平均法分析了非内共振、3∶1内共振和1∶1内共振时系统的振动情况,得到了风速、横向阻尼比、来流密度、线路档距等相关参数对导线舞动的影响及在不同参数影响情况下导线舞动的响应曲线,其近似解析解与数值解基本吻合。     

Hopf分岔代数判据在血红细胞存活模型中的应用

红细胞的生长是一种高阶非线性离散问题,一般方法很难确定高阶含多参数问题的Hopf分岔点。本文应用任意阶Hopf分岔代数判据对六阶红细胞存活模型的Hopf分岔点进行判定,同时利用投影法判断是否存在稳定极限环。通过分析该模型的分岔点验证了该代数判据对高阶问题的有效性以及稳定性。     

大跨悬索桥结构阻尼的风速依赖特性研究EI北大核心CSCD

针对大跨悬索桥的模态阻尼的风速依赖特性还未被深入探究的问题,以西堠门大桥健康监测系统获取的加劲梁加速度时程序列为分析对象,采用自然环境激励技术与特征系统实现算法相结合的方法(NExT‑ERA),识别了西堠门大桥在七组风速下共3015组模态频率和模态阻尼比,重点分析了结构模态阻尼比的风速依赖特征、概型分布及其置信区间,探讨了大跨悬索桥模态阻尼的统计参数随风速的变化规律。研究发现:不同风速下西堠门大桥横向振动阻尼比均在1.0%以上,但特定风速下结构竖向和扭转振动阻尼在95%保证率的最小值分别为0.2%和0.3%;风速的变化对大跨悬索桥模态阻尼比的大小和波动程度均会产生显著影响,相同风速条件下,结构扭转和横向模态阻尼的均值和方差均明显大于竖向阻尼;随着风速的增大,竖向阻尼的均值和方差逐渐增大,扭转阻尼的均值和方差略有减小,但横向阻尼变化不大;不同风速条件下结构3个方向的模态阻尼比均服从广义极值分布,但风速会影响结构竖向和扭转振型阻尼的概型分布的拖尾性质。     

输电线路防舞电涡流阻尼器参数优化试验研究EI北大核心CSCD

基于动力相似关系,以某1000 kV八分裂输电线路为工程原型,设计了输电导线-电涡流阻尼器系统的1∶17大比例缩尺试验模型。通过导线-阻尼器系统的自振试验测定系统的等效阻尼比,并对电涡流阻尼器的安装位置、刚度系数、阻尼系数以及导线初始张力等设计参数对系统等效阻尼比的影响进行了相关研究。为了验证由自振试验所确定的阻尼器最优参数下的真实防舞效果,在易舞风攻角下,对安装阻尼器前、后覆冰导线-阻尼器系统的线性化运动方程的特征值实部进行了计算,发现安装阻尼器将明显提高导线起舞风速;利用ANSYS软件对易舞风攻角下的导线舞动响应进行仿真模拟研究,安装阻尼器后覆冰导线不再激发舞动,防舞效果非常明显。试验表明:导线系统的一阶等效阻尼比将随着阻尼器阻尼系数的增大呈现先增大后减小的趋势,存在一个最优阻尼系数C_(opt),而阻尼器刚度的存在不利于阻尼器发挥减振效果;阻尼器的安装位置越靠近跨中,导线系统的一阶等效阻尼比提升越明显,阻尼器的减振效果越好;导线初始张力越大,导线系统的等效阻尼比的最大值(ξ_(max))也会相应提高。     

覆冰斜拉索驰振稳定性的理论研究

覆冰斜拉索可能会发生驰振振动并影响到斜拉桥的安全。在进行风洞试验对6种覆冰拉索模型测力的基础上,推导了覆冰拉索1阶模态驰振的运动微分方程,并采用龙格-库塔法进行求解,得到了拉索的驰振响应规律。以海南洋浦大桥为工程背景,研究了中跨最长拉索M18的驰振临界风速,研究了覆冰长度、拉索阻尼比等对驰振临界风速的影响。结果表明,在新月形、扇形和D形覆冰条件下,中跨最长拉索M18的驰振临界风速在10-15m/s范围内,远小于基本风速,存在发生驰振可能性;随着阻尼比的增加、覆冰长度的变短以及拉索长度的变短,驰振临界风速增加。     

分裂导线舞动非线性有限元分析方法

采用具有三个平动自由度和一个扭转自由度的三节点等参单元离散覆冰导线,用欧拉梁单元离散间隔棒,考虑覆冰导线所受空气动力的非线性和导线大幅运动的几何非线性,利用虚功原理建立覆冰分裂导线非线性有限元方程。用Newmark时间积分和Newton-Raphson非线性迭代法求解有限元方程。编制了相应的计算程序,通过算例验证了方法和程序的正确性。进一步利用由风洞实验获得的覆冰四分裂导线的空气动力系数,模拟研究具有不同档距的覆冰四分裂线路的舞动,为舞动防止技术的研究提供参考。所给出的方法适用于任意多分裂导线的舞动研究。     

考虑尾流效应的新月形覆冰四分裂输电线舞动稳定性

针对新月形覆冰四分裂输电线各子导线气动参数不同的问题提出一种考虑尾流影响的临界风速计算方法。基于拟静态理论得到覆冰四分裂输电线的气动载荷,建立等效的3自由度覆冰四分裂输电线力学舞动模型。在初始风攻角处将气动系数泰勒展开。新月型覆冰四分裂导线的空气动力系数由风洞模拟试验测得。根据理论公式,使用MATLAB进行编程计算临界风速,将由理论确定的临界风速与根据Den Hartog和Nigol理论确定的临界风速进行对比分析。分析垂直、水平以及扭转振动频率和覆冰厚度对临界风速的影响。研究成果对于覆冰四分裂输电线路稳定性判断具有重要的理论指导意义。     

考虑弹性边界条件曲梁模型的覆冰输电线舞动

基于传统索单元理论的覆冰输电线舞动模型不能考虑平动和扭转的耦合作用以及扭转非线性。考虑绝缘子串和相邻跨度的刚度的影响,基于曲梁理论,根据Hamilton原理和Galerkin方法推导了考虑边界条件的三自由度舞动模型。采用Mathematica编制了曲梁理论模型和索理论模型程序分别对覆冰输电线舞动方程进行求解。算例分析表明,考虑边界条件的三自由度舞动曲梁理论模型与实测结果吻合较好,与索理论模型相比更优越。随着边界弹簧刚度的增大,竖向位移和侧向位移幅值随之增大,扭转位移幅值相应减小;发生舞动的下临界风速和上临界风速都在增大,舞动范围变小。弹性边界对副法向和扭转向模态影响较小,对轴向、竖向模态影响显著。     

考虑导线偏心覆冰对四分裂导线舞动的影响

采用风洞试验获得典型新月形覆冰四分裂导线的升力、阻力和扭矩系数随风攻角的变化规律。基于ABAQUS有限元软件提出一种考虑偏心覆冰作用的导线数值模拟方法,并利用算例验证了该方法的正确性。在此基础上,利用ABAQUS用户自定义子程序UEL编写气动载荷单元,实现考虑偏心覆冰作用的导线舞动数值模拟方法。采用该方法与传统数值模拟方法对典型新月形覆冰四分裂导线的舞动特征进行对比分析。结果表明,该方法能准确反映覆冰导线运动过程的扭转特性。考虑偏心覆冰作用后,覆冰四分裂导线的位移和扭转角幅值明显增大,振动形态更为复杂。因此,在研究覆冰导线舞动时,有必要考虑偏心覆冰作用的影响。     

覆冰导线舞动的动态张力研究

导线舞动严重威胁输电线路安全稳定运行,确定舞动引起的动态张力是研究舞动问题的重要内容之一。首先从能量平衡和导线长度变化的角度,推导动态张力的理论公式。然后建立导线舞动张力变化数值模拟模型。以实际高压输电线路为例,将理论结果与数值计算进行比较,判断理论公式是否有效及其适用范围。分析理论和数值结果,得到舞动幅值、阶数、档距、高差角等参数对动态张力的影响规律。对导线舞动分析有参考价值     

考虑摆动效应的覆冰导线两自由度驰振稳定性分析

该文推导了考虑覆冰导线摆动的水平竖向耦合两自由度驰振模型,结合覆冰导线模型高频天平测力试验结果,采用劳斯判据分析了基于导线自振特性的广义两自由度准椭圆形覆冰导线的驰振稳定性。分析结果表明:在进行准椭圆形覆冰导线两自由度驰振稳定性分析时,气动力系数需采用七阶以上多项式描述;导线摆动对稳定性分析影响较大,不考虑导线摆动影响分析得到的不稳定风向角范围偏小,临界风速偏大;提高结构阻尼可以有效的提高驰振临界风速。最后得到了准椭圆形覆冰导线两自由度驰振稳定性分析的一般结论。     

覆冰导线舞动的非线性数值仿真研究

导线的覆冰舞动严重威胁特高压输电线路的安全运行。本文利用能考虑扭转自由度的的两节点索单元,并结合分裂导