格构式输电铁塔的应变模态分析

基于一维单元空间变形的力学关系,提出一种适用于格构式结构的应变模态分析方法。在位移模态分析的基础上,给出了利用单元轴向长度、扭转角以及弯曲角的变化计算单元轴向、扭转以及弯曲应变的一般表达式。以典型超高压耐张转角塔为例进行应变模态分析,分析结果表明该耐张转角铁塔在上下横担之间部位的横隔材处和部分主材承受有较大的轴向应变,而处于瓶口横隔材和塔头部位的横隔材则承受有较大的扭转和弯曲应力。由模态叠加原理,结构风振响应主要成分为相应几阶位移模态的比例和,基于此验证风振动应变响应与应变模态之间的关系。采用Kaimal风速谱模拟输电铁塔风场风速,并转换为各节间风载,在ANSYS中通过完全法瞬态动力分析获得结构的动应变分布特性,结果显示铁塔动应变与低阶应变模态极值分布位置吻合较好。