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输电塔塔架极限载荷及动力学分析

作　者: 肖俊杰
导　师: 何锃
学　校: 华中科技大学
专　业: 工程力学
关键词: 输电塔非线性极限载荷模态分析脉动风
分类号: TM753
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 59次
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内容摘要

输电塔架是电力行业普遍采用的支持输电线路的空间结构,其是否稳定直接关系着输电线路的安全。随着我国国民经济用电需求日益增大,国家在电力建设方面的投入也越来越多。目前一批批大跨距高输电等级的输电铁塔拔地而起。同时,由于自然环境的日益恶化,大风大雪等极端恶劣天气频频出现,输电铁塔能否在如此极端环境载荷下保持工作状态成为了大家日益关注的一个问题。因此,研究输电塔结构在各工况下的极限载荷以及在大风等动态载荷作用下的动力响应具有重要的研究和工程价值。目前输电铁塔分析范围主要集中在线弹性,非线性考虑的比较少。本文根据已有的研究及相关设计资料,建立了适合极限载荷分析的输电铁塔结构钢架模型。引入了材料以及几何非线性。通过APDL编程实现了静态风的精确加载,按规范对铁塔进行了三个方向大风的极限载荷分析。结果表明,铁塔的杆件为不同载荷控制,为提高铁塔的极限承载力主要加固的地方应该为塔腿附近主材。进行了特征屈曲和模态分析,得到了输电铁塔的相关特征参数。最后对铁塔进行了0度方向脉动风作用瞬态分析,得到了其动态响应。并与极限载荷计算结果进行了对比,可以看出动态荷载对铁塔造成的影响更大,危害更严重。本文对极限载荷以及铁塔动力学响应进行了系统研究。但是由于极限环境载荷力学模型复杂,输电铁塔在真实复杂环境载荷作用下的极限载荷以及塔线偶联振动等还有待进一步研究。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 输电塔结构简介  13-15
  1.4 本文研究内容及创新点  15-17
2 非线性有限元理论及有限元模型的建立  17-31
  2.1 前言  17-18
  2.2 几何非线性方程相关理论  18-21
  2.3 结构弹性稳定分析  21-22
  2.4 非线性有限元方程求解  22-24
  2.5 材料非线性方程相关理论  24-27
  2.6 本文计算参数及求解设置  27-30
  2.7 本章小结  30-31
3 输电塔极限载荷非线性有限元模型  31-37
  3.1 有限元模型的选择  31-32
  3.2 有限元模型施加的荷载  32-36
  3.3 本章小结  36-37
4 输电塔极限载荷计算分析  37-65
  4.1 0 度大风下输电塔极限载荷分析  37-47
  4.2 45 度大风下输电塔极限载荷分析  47-55
  4.3 90 度大风下输电塔极限载荷分析  55-64
  4.4 本章小结  64-65
5 铁塔动力学有限元分析  65-75
  5.1 输电铁塔模态分析  65-69
  5.2 脉动风时程分析  69-74
  5.3 本章小结  74-75
6 结论和展望  75-77
  6.1 结论  75-76
  6.2 展望  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-81

输电塔塔架极限载荷及动力学分析

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