基于单回路酒杯塔ANSYS建模及有限元分析

以220 kV酒杯塔为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立了酒杯塔的梁桁模型,并对酒杯塔进行了动力学分析和抗震能力研究。结果表明:铁塔第一阶振型为横线路方向,第二阶振型为顺线路方向,第三阶振型出现了一定角度的扭转;K节点产生了一定的位移,有限的位移没有影响杆件的极限承载力。杆件最大应力并不在K节点处,应力值也并没有超过材料屈服极限。     

1000 kV交流特高压钢管塔梁杆有限元分析研究

1 000 kV交流特高压同塔双回路钢管塔具有负荷大、结构高耸、柔度大等特点,由于焊接的连续性、节点板和钢管刚性连接等原因的影响,结构在节点处易产生次弯矩和次应力,从而造成构件及节点局部应力不均。按传统桁架结构杆单元线弹性理论进行分析和设计,杆塔实际受力状态与计算结果存在差异,造成选材不够准确。为解决上述问题,采用梁杆单元模型进行分析计算,并与杆单元模型结果进行对比。计算发现,梁杆有限元模型和杆单元模型计算所得钢管塔主材的轴力大小相当,下横担以下的主材弯矩较大,特别是塔腿、靠近塔腿的主材、变坡处和各层横担主材节点处。主材构件两端的强度应力最大,而稳定应力则主要出现在中部,采用梁杆单元模型进行精细化设计,不仅具有一定的经济性,同时各构件安全冗余度趋同,在塔材耗量相当的情况下,一定程度地提高了杆塔的承载能力。     

基于欧标的自然通风冷却塔结构计算

基于欧洲标准(VGB-R 610Ue-2010及EN 1992-1-1),对自然通风冷却塔设计的荷载、荷载组合以及强度配筋计算、裂缝开展验算进行了对比分析,并采用国际通用的有限元分析软件分析了欧标冷却塔的结构内力计算过程;基于软件的内力计算结果,依据EN 1992-1-1标准,通过编制的欧标冷却塔塔筒配筋及裂缝开展计算程序,实现采用欧标计算冷却塔的全过程计算分析,为使用欧标设计冷却塔的工程技术人员提供依据.     

铁塔塔脚脚底板拉应力作用下的受力分析

以两个铁塔塔脚脚底节点为例,分别利用有限元方法与（（DL／T5154—2002架空送电线路杆塔结构设计规定》中的简化计算方法对塔脚脚底板的强度进行验算,比较两种方法问的误差。在此基础上提出一些设计建议。     

剪力对钢管塔K型节点局部承载力的影响

钢管塔采用K型节点连接时,支管的水平分力所形成的力偶会引起主管局部屈曲。通过建立钢管塔K型节点有限元计算模型,计算分析了不同单臂长度对无加强环板、1/4环形加强板、1/2环形加强板和全圆环形加强板情况下的K型节点局部极限承载力的影响,并对部分K型节点模型进行了承载力试验。结果表明：剪力越大,K型节点局部承载力越低,剪力对K型节点局部承载力影响越明显;无加强环板的极限承载力很小,其剪力小,对主管的局部屈曲影响小;环形加强板单极限承载力大,其剪力大,对主管的局部屈曲影响大。     

Q460特高压双回路钢管塔真型试验分析

SZ2U钢管塔为使用Q460高强度钢材的1 000 kV同塔双回路直线型钢管真型塔,塔全高103.6 m,单基塔质量132 t。依据标准DL/T 899-2004《架空线路杆塔结构荷载试验》,在正常大风、锚线、断线等8 个试验工况下对其进行试验,试验结果表明：SZ2U钢管塔的位移测试结果满足变形要求,应变测试结果没有超过构件承载力,说明试验塔强度和刚度均符合设计要求,并有一定的安全储备;同时节点构造和法兰连接安全可靠。特高压输电钢管塔设计中采用Q460 高强度钢材,既能满足设计要求,又能减轻塔重,建议在实际工程中试点应用。试验同时对输电钢管塔主材的次弯矩进行了真型塔测量,通过实际测量值与理论分析对比,得到输电钢管塔变坡处以下主材的次弯矩效应比较显著,建议工程中建立有限元模型进行强度校核,必要时采用考虑节点刚度的有限元模型。     

输电钢管塔多尺度数值模拟研究

为了研究大跨越输电钢管塔关键节点和局部细节构造在不同荷载条件下的复杂的应力状态和破坏机理,应用数值分析软件,在宏观尺度分析模型中将关键节点部位采用不同尺度单元进行了耦合连接,建立了钢管塔结构行为一致多尺度有限元分析模型,实现了输电钢管塔一致多尺度并行计算。通过将该模型与传统的桁梁混合宏观尺度模型进行了力学性能的对比分析。在多尺度模型的基础上,模拟极端气象条件下输电塔的破坏机理并对节点失效模式进行了判断,研究表明,建立的多尺度数值分析模型可以很好地模拟输电钢管塔结构关键节点在复杂应力状态下的破坏模式。     

均匀覆冰时重冰区110 kV直线塔关键构件的受力分析

高压输电线路覆冰导致倒塔、断线等事故严重影响电网的安全可靠运行,目前国内外对110 kV酒杯型直线塔在覆冰作用下的受力研究较少。以韶关重冰区110 kV输电线路为例,基于有限元分析建立了1:1比例的输电塔仿真模型,分析酒杯型直线塔在均匀覆冰时的力学规律。以30种风速和覆冰组合对酒杯型直线塔进行仿真,并根据节点位移和轴向应力大小分布得出杆塔的薄弱部位、节点位移与轴向应力随外界荷载的变化规律和杆塔失效判据曲线;最后,基于仿真结果和在线监测模型,提出了一种计算关键构件轴向应力和节点位移的方法。由仿真结果得到关键构件处节点位移和轴向应力的拟合式,并根据杆塔的失效判据将杆塔安全状态划分为安全、预警和危险来评估杆塔所受荷载程度;利用仿真结果、在线监测模型和在线监测数据能得出关键构件的轴向应力和节点位移。     

500/220kV多回窄基钢管塔塔脚节点极限承载力有限元分析

为了研究500/220 k V混压多回窄基钢管塔塔脚节点的受力性能及承载力情况,利用有限元软件ANSYS,对该塔进行建模及有限元分析。研究其在轴力和弯矩共同作用下塔脚节点应力分布、塑性发展、节点破坏模式及极限承载力情况,以期准确把握该类钢管塔塔脚节点的力学行为,为工程设计和后续的研究工作提供相关的比较数据。研究表明,塔脚节点最终破坏形式是肋板以上主管管壁的鼓曲破坏,设计荷载作用下塔脚节点未发生破坏。同时,通过承载能力极限状态的分析,对设计中次应力需要考虑的大小做出了量化,提出了考虑次应力影响的输电钢管塔主材设计方法,使实际设计更为经济化。     

复沙500kV输电线路Ⅱ回拉线门型塔屈曲分析

复沙Ⅱ回500kV输电线路ZH91拉线门型塔为新设计塔型,使用前未进行真型试验,运行中该塔失稳。应用有限单元法对该塔的不同荷载工况进行了屈曲分析。结果表明,在覆冰荷载和导线不平衡张力荷载下,该塔横担下边框主材屈服;事故后的真型试验验证了计算结果的正确性。最后对铁塔进行了改进验算,将横担下边框主材规格由80mm×6mm改为100mm×8mm时,铁塔强度满足设计要求。     

高海拔地区特高压杆塔的合成电场和电位转移电流实测研究

针对2000 m高海拔地区±800 kV特高压直流带电作业过程中,作业人员将承受特高压杆塔产生的合成电场和电位转移电流的问题,开展了特高压杆塔的合成电场和电位转移脉冲电流的实测研究。首先,从理论上分析了考虑离子流条件下特高压杆塔的合成电场计算方法和电位转移电流特性。然后,建立特高压杆塔带电作业和电位转移有限元仿真模型,并进行了仿真计算分析。最后,在高海拔特高压试验基地搭建了试验平台和测试系统,开展了特高压杆塔的合成电场和电位转移脉冲电流的现场实际测量工作,试验结果可以为高海拔地区特高压杆塔带电作业的安全防护标准提供制定依据。     

振动模态识别技术在输电塔线动力特性研究中的应用

输电塔线体系是一种复杂的空间塔线耦联振动体系,体系动力特性计算中由于导地线的振型密集,输电塔的振型难以清辨。在对输电塔线体系的动力特性研究中,采用白噪声激励体系,得到输电塔耦合了导地线的响应;利用振动模态识别技术,可得到输电塔耦合了导地线的低阶模态。此外,在实际工程现场进行了环境振动测试,识别输电塔耦合了导地线的低阶模态,验证了数值计算模型和理论模态识别的正确性。     

500 kV输电铁塔覆冰风险评估与加固措施

输电线路覆冰可能导致输电铁塔倒塌、线路断线,严重威胁电网的安全稳定运行。针对某地区的典型覆冰线路,采用有限元仿真方法建立了500 kV塔线体系仿真模型,并对均匀覆冰下不同覆冰厚度和不同风速等工况进行仿真分析,统计25组仿真结果后获得了500 kV输电铁塔的薄弱点位置规律;然后,基于输电铁塔关键构件的轴向应力和节点位移,进行输电铁塔运行风险评估分析,并划分输电铁塔的运行风险状态;最后,进一步分析2类加固措施的效果,得到加固前后输电铁塔不同薄弱点位置处轴向应力和节点位移的变化关系。仿真结果表明：500 kV输电铁塔的薄弱点位置主要分布在铁塔塔头地线支架处、上下曲臂连接处、瓶颈处以及铁塔的塔身处;在均匀覆冰和风荷载作用下,关键构件的轴向应力和节点位移均呈非线性增加;拟合得到了输电铁塔安全、预警和危险状态临界表达式;增加构件横截面积的加固效果优于改变薄弱点角钢结构,后者加固前后输电铁塔薄弱点处的轴向应力和节点位移均无明显变化。     

基于有限元分析的永磁无刷直流电动机优化设计

基于有限元分析建立了永磁无刷直流电动机的二维和三维有限元模型。在二维分析中,从考虑起动过程和不考虑起动过程两个方面仿真计算了电机的机械瞬态下电机特性和性能。在三维模型中,根据磁场在电机中的分布,分析了磁路和尺寸设计对电机性能的影响。从而提出了一种对电机优化设计的一套完整方案。最后将仿真结果与实验结果进行比较,验证了仿真的可行性和可靠性。     

基于磁链分析模型的开关磁阻电动机数字仿真

提出基于磁链的开关磁阻电动机(SRM)分析模型。该模型仅仅需要电机几何尺寸和材料电磁参数,不需要实验测量数据或者有限元分析数据,为计算机辅助设计、仿真分析以及预测电机性能提供了分析模型。该模型通过Matlab/simulink来实现。其仿真结果与有限元分析软件Ansoft分析结果吻合。该文将上述分析模型应用于1台550W 6/4极三相开关磁阻电动机的非线性仿真研究中。仿真结果反映了SR电机实际工作特性,有限元分析结果验证了该分析模型的可应用性。     

输电钢塔结构支座的沉降监测与模拟

以某220 kV输电钢塔为实际工程背景,开展了结构支座沉降的监测与模拟.基于空间杆系的力学模型,对该塔建立了输电塔-导线有限元模型,结合对杆塔支座沉降监测结果,进行了结构受力分析模拟.研究表明,由于支座不均匀沉降的作用,将导致结构中部分杆件产生较大的应力,这对结构的安全造成了较大的隐患.     

基于有限元法的换流阀水路系统电场分析

在高压直流输电工程中,换流站阀塔内冷水系统会出现漏水故障,严重影响特高压直流输电的稳定性。针对该类漏水故障问题,从阀塔内冷水回路场强因素考虑,采用有限元仿真和实验的方法,搭建了仿真所需的阀塔内冷水回路三维模型和水路局部模型,根据阀塔运行条件对内冷水系统作了电场仿真分析,同时设计了验证实验进行探究。仿真结果表明,内冷水系统回路的冷却水管表面场强部分大于空气击穿场强,等电位线会影响冷却水管周围电场。实验证实在一定条件下等电位线与冷却水管间会有明显放电现象,研究内容为阀塔漏水事故原因分析提供了参考依据。     

杆塔雷电流多通道监测方法及其特性分析

通过采用多个罗氏线圈并联,模拟信号无源叠加的方式,可以对雷击时刻流经杆塔枝干的雷电流分量进行更精准地监测.通过建立多罗氏线圈并联外积分电路模型,根据外积分条件对电路模型进行动态特性(时域和频域)理论分析,可以得出电路模型输入输出关系的理论公式及应用条件.按照雷电流测量要求,对电路模型进行仿真分析;同时依据仿真参数制作传...     

基于TCP/IP协议的机场跑道监测系统

为了提高对机场跑道的监测效率,及时获取机场各监测节点的数据,设计了一种基于TCP/IP协议的机场跑道监测系统。该系统将采用串行协议通信的多项监测数据封包转换成TCP/IP协议并通过机场光纤网络传输到塔台监测站进行数据解析,塔台工作人员通过接收到的报文实现对机场多个本地节点的远程监控。实验结果表明,该系统能够有效监控本地监测节点,在塔台监测站不仅可以对各个节点上传的各项监测数据进行实时在线分析,还能够通过监测终端向各个本地节点发送控制命令,系统运行良好。