行
业
产
品
功
能
北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/26 21:33:49
拉线式输电塔体系动力分析
摘 要：采用非线性有限元法对拉线式铁塔进行非线性动力分析，并与实测结果进行对比。
关键词：拉线式输电塔体系；动力特性；理论分析；实测结果 Abstract：Theresultsfromdynamicsanalysisforguyedtransmissiontowersusingnonlinearfiniteelementmethodarecomparedwiththeactualmeasurements.
Keywords：guyedtransmissiontower；characteristicsofdynamicforces；theoreticanalysis；actualmeasurements
拉线式塔架同自立式输电塔架相比,其力学性能更为复杂。拉线式输电塔-线结构体系由3部分组成:塔身、索和导线(避雷线)。塔身的刚度较大,索和导线的刚度很小,因此,在外荷载作用下结构可能产生较大的变形,而各杆件的应力水平却很小，即所谓的大变形小应变的非线性情况,给精确分析带来很大困难。
下面通过建立输电塔—线体系的自由振动、受迫振动方程，采用逐步积分法求解体系的线性、非线性运动方程，并对结构进行动力分析。
1.1自由振动方程的建立
体系的无阻尼自由振动方程为：
式中［M］——体系的质量矩阵，采用集中质量法形成；
{ü}——节点加速度向量；
［K］——体系的刚度矩阵，［K］=［K0］ ［Kg］ ［Kσ］。
其特征方程为：
结构的静力分析结束后可以获得混合体系的静力平衡位置及内力。动力分析时，取体系静力终态时的内力和几何坐标作为动力初态，即体系在静力平衡位置附近做微幅振动。即平衡位置的切线刚度矩阵为初始的动力刚度矩阵。
1.2子空间迭代法求解自由振动方程
结构动力分析一般只需要前s个频率和振型，不必求取全部n个振型和频率，因此可以采用子空间迭代法。其思路是，假设r个起始向量，同时迭代以求得矩阵的前s(s<r)个特征值和特征向量。具体方法如下：
a.选取起始向量矩阵［X0］，并形成矩阵［Y］。
［X0］表示r个初始向量组成的矩阵。
c.将［K］、［M］转换到［X1］中,各向量为基向量的子空间，即：
得到前r个特征值和相应的特征向量的近似值。
e.检查前s个λi是否满足式（8）要求，如满足，则结束。
f.如不满足式（8）,则以［φi］的近似值［Xi］［φi］作为新的起始向量矩阵，并形成新的［Y］。
然后回到步骤b，执行新的迭代，直至精度满足要求。
满足精度的［φi］即为所需的振形，其对应的频率为2体系的非线性时程分析
2.1体系运动方程的建立
多自由度体系在动力作用下的受迫振动方程为：
对于非线性体系，刚度矩阵［K］是随结构的不断变形而变化的。为了便于用迭代法求解式（10），将其改写为如下的增量形式：
式（11）用切线刚度矩阵［KT］代替了割线刚度矩阵［K］，由此产生的不平衡力{ΔP(t)}可以通过下式求出：
其中{FR}为体系对应位移下的内力向量。
2.2直接积分法求解运动方程
由于是非线性的原因，计算时刚度矩阵时刻在改变，因此对于式（10）、式（11）不能采用振形叠加法，只能采用直接积分法。Newmarkβ在参数满足一定条件的情况下是无条件稳定的，本文采用此法。
2.2.1线性的逐步积分法
Newmarkβ法在Δt区域内，假设有下式成立：
式中，α、β为按积分精度和稳定性要求而决定的参数。
当α≥0.5，β≥0.25(0.5 α)2时，解是无条件稳定的。α控制数值阻尼，当α=0.5时为无阻尼，α>0.5时引入了数值阻尼。数值阻尼的引入可以迅速使高频响应衰减，对低频响应则影响甚微，因此可以达到过滤高频的目的。本文计算采用α=0.5。
由式（13）、（14）得，
改写式(10)为：
这样,可以得到Newmarkβ方法逐步求解运动方程的线性算法步骤。
2.2.1.1初始计算
a.形成刚度矩阵［K］、质量矩阵［M］和阻尼矩阵［C］。
c.选择时间步长Δt,参数α≥0.5,β≥0.25(0.5 α)2,计算积分常数。
d.形成有效刚度矩阵:［K］=［K］ c0［M］ c1［C］。
2.2.1.2对于每一个时间步长进行计算
a.计算时间t Δt的有效载荷:
b.求解时间t Δt的位移:
[1][2]下一页
广告直拨： 媒体合作/投稿：陈女士 13693626116
关于北极星 | 广告服务 | 会员服务 | 媒体报道 | 营销方案 | 成功案例 | 招聘服务 | 加入我们 | 网站地图 | 联系我们 | 排行
京ICP证080169号京ICP备09003304号-2
京公网安备11010502034458号电子公告服务专项备案
网络文化经营许可证 [2019] 5229-579号广播电视节目制作经营许可证 (京) 字第13229号出版物经营许可证新出发京批字第直200384号人力资源服务许可证1101052014340号
Copyright © 2022 Bjx.com.cn All Rights Reserved. 北京火山动力网络技术有限公司 版权所有
