鼓型输电塔的模态分析及地震荷载下的响应

为研究输电塔的动力特性,以新密市煤炭局某一输电线工程为背景,利用ANSYS有限元分析软件建立鼓型输电塔的三维模型,研究角钢朝向对结构自振频率的影响,并进行了输电塔的模态分析及在地震作用下的瞬态分析.结果表明:角钢不同朝向对塔的自振频率有一定影响;由于振型的多样性,鼓型输电塔的动力特性较为复杂;在地震激励下,结构横担下局部区域位移和加速度均较大,局部刚度较小.这为进一步对鼓型输电塔的结构优化、修改和加固提供了可靠的理论依据.     

高压输电塔线体系的地震响应研究

高压输电塔的塔线耦合作用显著,抗震分析时需采用三维有限元方法.本文以2E2-SZ2型220kV输电塔为例建立ANSYS三维有限元模型.通过模态分析,得到单塔和塔线体系的振动特征.在横向地震荷载作用下,对输电塔位移、基底反力及主材内力计算分析,讨论了地震作用对输电塔线体系的影响,提出一些有益结论.     

大跨越输电塔的模态分析

以长江三江口大跨越工程为背景,利用ANSYS有限元分析软件对大跨越输电塔进行了模态分析,并得到单塔的模态振型和固有频率.     

大跨越输电塔在线路断线作用下的动力响应

基于有限元程序ANSYS/LS-DYNA,分别建立以等效弹簧代替塔对线路作用的导线、地线模型和以等效弹簧代替线路对输电塔作用的直线塔模型.利用显式积分法对导线和地线的断线进行动力有限元仿真分析,并将悬垂点的纵线向支座动反力施加在直线塔上,分析导线、地线断线对直线塔的动力作用.该方法既考虑了塔和线的耦联作用,又避免了,建立复杂的塔-线体系模型.研究表明,地线断线对输电塔的冲击作用较小,导线断线对输电塔的冲击作用较大.     

风电塔在地震和风荷载下的失效概率评估

对某在役风电塔进行了地震和风荷载下的失效概率对比。首先,结合风电塔特有的设计使用年限对于特定地区下的地震和风的发生概率进行概率分析,得到灾害危险性曲线。接着,以壳体单元和梁单元建立了包含叶片和塔体的有限元模型,以地震反应谱和风谱为基准选择和生成多组时程记录,使用增量时程动力时程分析的方法,分别在地震和风荷载下,进行非线性有限元计算,得到该风电塔在两个灾种下的易损性曲线。最后,根据危险性和易损性分析结果,使用全概率公式,比较在地震和风两种不同灾种下的总体失效概率。结果表明,采用特定设计使用年限对风电塔危险性进行评估可以避免计算过于保守的问题。由于可变桨距,在风荷载和运转工况范围内,风电塔响应大致保持不变。另外,风荷载下风电塔的失效概率大于地震,一方面,因为风电塔的固有周期相对较长,位于地震反应谱的下降段,实际的地震响应比较低;另一方面,风电塔建设在风能的充沛区域,强风荷载的发生概率较大。本文考虑风电塔特有设计使用年限的概率分析对风电领域在多灾种下的概率评估提供了有益指导。     

风电塔在地震和风荷载下的失效概率评估

本文主要对于某在役风电塔在地震和风荷载下的失效概率进行评估,并展开对比分析。为了对于地震和风荷载进行灾害危险性分析,首先结合风电塔特有的设计使用年限对于特定地区下的地震和风的发生概率开展了概率分析,得到灾害危险性曲线。为了对于该风电塔在地震和风荷载下进行易损性分析,以壳体单元和梁单元建立了包含叶片和塔体的有限元模型,以地震反应谱和风谱为基准选择和生成了多组时程记录,使用增量时程动力时程分析的手段,分别在地震和风荷载下,开展大量的非线性有限元计算,得到该风电塔在两个灾种下的易损性曲线。根据危险性分析和易损性分析结果,使用全概率公式,比较了地震和风两种不同灾种下的风电塔的总体失效概率。结果表明,基于风电塔特定设计使用年限的危险性评估可以避免计算过于保守的问题。该风电塔由于可变桨距,风荷载下在运转工况范围内响应大致保持不变。另外,对于该风电塔,风荷载下的失效概率大于地震,一方面是因为风电塔是相对长周期的结构,位于地震反应谱的下降段,因此实际的地震响应比较低,另一方面,该风电塔结构建设在风能的充沛区域,强风荷载的发生概率较大。本文所开展的考虑风电塔特有设计使用年限的概率分析对于风电领域在多灾种下的概率评估提供了有益指导。     

输电塔线耦联体系的地震作用影响研究

通过振动台试验与数值模拟,对输电塔线耦联体系中导线对塔体地震响应的影响进行了研究。以某输电塔线体系为工程背景,设计了单塔、三塔两线缩尺试验模型,并进行了振动台试验。另外,采用有限元程序建立模型,其中,塔线的有限元模型里分别设置了不同的悬挂导线质量,并进行了动力时程分析。结果表明:由白噪声扫频结果可得,输电塔悬挂导线后结构自振周期略有增加,但增幅不大;导线对输电塔体地震反应有一定程度的减弱影响,并且不同方向的地震作用下,其影响不同;不同导线质量对塔线模型地震反应存在不同程度的影响,并且不同方向的地震作用下,导线质量对塔线模型响应的影响也不同。     

基于精细时程积分的输电塔风振响应下的拓扑优化

为了解决输电塔的动力优化问题,提出了基于精细时程积分法的动力拓扑优化方法.以某特高压输电塔为实例,建立了输电塔在模拟风作用下的运动方程,并采用精细时程积分法求得风振响应.以求得的动力响应约束为条件,运用遗传算法对输电塔进行了拓扑优化,即对输电塔的截面尺寸、根开和塔身拓扑构型进行优化,并考虑截面、根开和构型耦合因素,运用M atlab编程实现了输电塔杆件布置最优,结构优化后用钢量减少了7.81%.该方法既保证了输电塔结构的安全性,又降低了输电塔的用钢量.     

塔架结构模态特征及地震时程分析

利用有限元软件ANSYS,以密平线改建工程中的一个塔架为研究对象,建立了空间有限元模型,对其进行模态分析得到前10阶自振频率和振型,并分析振型特点,然后采用时程分析法研究输电塔在3种不同地震波作用下的地震响应.分析结果表明,地震作用下铁塔支座反力和反弯矩较静荷载作用下有大幅增长,并且不同类型地震波的加速度响应幅值差别很大,说明弄清楚建筑结构所处场地的类别是设计的关键因素,设计时地震作用对基础的影响不可忽略;塔头控制结点位移符合抗震规范的要求,为进一步控制研究提供了理论基础.     

雷暴冲击风作用下高耸输电塔风振响应

基于考虑雷暴移动的冲击风风场模型,将非稳态高斯过程的冲击风脉动风速表达为稳态高斯过程和调幅函数的乘积,联合运用FFT算法和谐波叠加法模拟了冲击风水平方向脉动风速.通过风洞试验得到输电塔风载体型系数.采用准定常假设,并考虑到风向不断随雷暴的移动而改变,提出了作用于输电塔的雷暴移动冲击风风荷载模型.采用Runge Kutta法分析了输电塔在冲击风荷载下的风振响应.针对冲击风过程的非稳态特性,采用多样本统计方法定量分析了输电塔响应动力放大作用,着重探讨了不同尺度的冲击风对输电塔风致响应的变化规律.冲击风尺度变化对输电塔响应影响较大,但对动力放大系数影响不明显.当冲击风的最大风速为60 m/s时,位移动力放大系数为1.4左右.     

塔式起重机塔身结构的模态分析与响应计算

在用ANSYS软件对QTZ63塔机塔身进行有限元分析的基础上,通过模态分析,计算出有附着塔身和无附着塔身的固有频率及部分主振型.之后对两种塔身进行谐响应分析和瞬态响应分析,计算出其共振频率和不利工况下危险截面处的位移-时间历程,并将两者进行比较.     

汽车鼓式制动器制动蹄的模态分析

用有限元分析方法,对汽车鼓式制动器制动蹄的动态特性进行理论计算和研究.建立制动蹄和摩擦衬片的有限元模型,应用有限元分析软件ANSYS对模型进行分析计算,得出制动蹄和摩擦衬片的各阶频率及其振型,并对计算结果进行模态分析.在模态分析和模态振型的基础上,提出修改制动蹄的结构参数、材料参数以及在模型上添加质量块或加强筋的措施与...     

覆冰、风荷载作用下南方某输电铁塔可靠度分析

对2008年年初由于冰雪天气发生倒塌的南方某输电铁塔的构件可靠度进行了分析.以覆冰厚度、覆冰时的风速以及材料的强度为基本随机变量,用响应面法来模拟我国杆塔设计技术规定中梁单元的极限状态方程,它是随机变量的解析表达式.然后利用几何法来计算每个梁单元的可靠度指标,计算结果显示,在结构设计条件下,该输电铁塔单元可靠性较低;如果再考虑由于导线、地线的不均匀覆冰所引起的不平衡张力,铁塔某些薄弱处的可靠度指标相当小,塔具有相当大的失效风险.计算结果与事故原因分析结论是相吻合的.     

超高压长短腿输电塔风致动力反应研究

以500 kV长短腿输电塔为研究对象,采用谐波叠加法生成作用在输电塔上的风速时程,利用ANSYS软件,在0°、45°、60°、90°4种不同攻角风荷载作用下对输电塔的位移、支座反力以及主材内力进行计算.分析表明,不同风攻角对于输电塔的位移、支座反力及塔柱主材的轴力都会产生比较大的影响,其中,45°攻角对于长短腿猫头直线塔的位移影响最大,90°攻角对于输电塔支座反力与塔柱轴力影响最大.     

地震作用下输电铁塔非线性动力反应分析

给出了考虑塔架几何非线性和材料非线性的分析方法.采用有限元分析软件ANSYS建立了沈阳地区某输电塔的有限元模型,并对该模型进行了非线性地震反应分析.分析结果表明,输电塔结构考虑导线影响后的动力特性有较大改变,非线性分析结果验证了导线的影响随着档距的增加而增大的结论,但与线性分析结果相比,输电铁塔顶点位移反应有了加大.因而,在输电塔结构抗震设计中,有必要考虑导线影响时的非线性分析.     

预应力作用下压板传输结构的动态特性分析

针对电子整机中起信号传输作用的压板结构,运用ANSYS仿真分析软件,建立压板结构的仿真分析模型,根据实际工作环境中该结构受到一定的预应力,对其进行施加预应力条件下固有特性和随机振动特性规律的研究.结果表明,施加预应力对该结构低阶固有特性影响不大,高阶固有特性有一定的影响.对随机振动分析后结构所受的应力应变也有影响,主要与随机振动分析中施加的激励方向和预应力的方向有关.就该结构而言,施加Y方向的预应力,对Z方向激励的随机振动分析有较大影响.     

风电机组混合型塔筒静强度分析与模态分析

为了分析新型风电机组塔筒结构的静强度性能和低阶模态频率特性,分别对传统型、加筋型和混合型三种结构塔筒进行有限元建模,对比分析三种塔筒的静强度性能和低阶模态频率.仿真结果表明,混合型塔筒等效应力极值和刚度较传统型塔筒有所增加,低阶模态频率较其他两种类型塔筒有所提高.混合型塔筒在壁厚和材料的约束下具有更好的刚度,其结构使得刚性设计转速有所提高,有利于塔筒刚性模态设计.     

重载鼓式制动器动力学特性有限元分析

为研究重载鼓式制动器的动力学特性,使用HyperMesh和ABAQUS软件建立了鼓式制动器的有限元模型,计算了制动工况下制动鼓、制动蹄和摩擦衬片的应力和位移分布规律;利用直接模态方法对鼓式制动器各零部件进行有限元模态分析,得到了前16阶固有频率和振型。汽车行驶工况下制动鼓的应力应变的实际测试结果表明,所建模型及论文分析结果可信。该成果对掌握鼓式制动器的综合力学性能及噪声控制研究具有实际意义。