基于ANSYS的输电线路杆塔有限元分析
基于ANSYS的输电钢管杆结构分析
基于ANSYS的输电钢管杆结构分析作者：梁雄来源：《环球市场》2019年第36期摘要：本文通过运用有限元分析软件ANSYS Workbench对高压钢管杆在设定工况下的应力及变形情况进行分析。
结果表明，在设定工况下，钢管杆的最大应力小于钢管杆材料的许用应力。
所分析钢管杆疲劳强度合格。
关键词：钢管杆;载荷;ANSYS在输电通道日渐紧张的情况下，钢管杆已成为一种日渐重要的输电杆塔形式，其在设计条件下的安全运行就显得尤为重要。
本文考虑在设定工况条件下对某型号高压输电钢管杆强度和应力应变进行分析，理论分析钢管杆安全状态。
本文所分析的钢管杆为220kV单回钢管杆，参数如表1：一、设定载荷本次根据《110kV～750kV架空输电线路设计规范》GB 50545-2010规定各种组合工况下的载荷，运用NSA钢管杆设计系统，得到钢管杆在运行中的最不利载荷数据，再将此载荷作为ANSYS中结构分析载荷的依据。
二、分析模型建立本次基于SolidWorks和ANSYS Workbench平台完成高压输电钢管杆的分析，流程如图1。
对钢管杆的实体模型的网格划分需要使用高级尺寸控制功能，采用基于曲率和粗糙的设定，其余采用Mesh模块的默认设定。
三、基于ANSYS Workbench的结构计算采用几何（Geometry）→静态结构分析（Static Structural）→模态分析（Modal）的顺序。
在Geometry模块中得到合适的分析模型，Static Structural模塊里进行静态分析，Modal模块进行模态分析。
（一）静态结构分析结果此部分计算了在设定载荷下钢管杆所受等效应力（Equivalent stress）和等效弹性应变（Equivalent Elastic Strain）以及总形变量（TotalDeformation），结果如图20等效应力最大值为410MPa，位于杆身横担连接座的加劲板处;考虑到此处的建模存在过渡不圆滑，存在应力集中，实际情况下的应力应比计算值小。
导线对输电塔动力特性的影响
导线对输电塔动力特性的影响袁哲峰;程浩【摘要】随着电力系统的不断升级,输电线路的跨度越来越大,这使得导线所占输电塔-线体系的比重越来越大,导线对输电塔动力特性的影响便越来越不容忽视,这会对输电塔在地震作用下或者风荷载作用下的动力响应造成影响.为了研究导线对输电塔动力特性的影响,基于通用有限元软件ANSYS,建立了输电单塔和塔线体系的空间精细化模型;通过对比两种模型的振型和自振频率,来研究导线的存在对输电塔的动力特性的影响.另外,通过改变塔线体系中导线的水平档距,来研究不同的水平档距下,导线对输电塔动力特性的影响.结果表明,由于导线的存在,输电塔的自振频率会明显降低;且导线的水平档距越大,这种现象会越发明显.【期刊名称】《建材世界》【年(卷),期】2017(038)003【总页数】5页(P73-77)【关键词】输电塔;导线;水平档距;动力特性【作者】袁哲峰;程浩【作者单位】武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉 430070;中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司,武汉 430071【正文语种】中文输电塔线体系由输电杆塔和导、地线连接而成，是国家输送电能的主要载体；在风荷载、地震作用或者其他动力荷载作用下，会表现出空间塔-线耦合振动的特点。
随着电力系统的不断升级，输电线路的跨度越来越大，这使得导线所占输电塔-线体系的比重越来越大，导线对输电塔动力特性和动力响应的影响便越来越不容忽视。
而进行输电塔线的动力特性分析，又是研究其在风荷载或者地震作用下的动力响应的基础。
国内现有规范仍是采用塔和线分离的形式计算体系的动力效应，对于输电塔的动力特性分析时，还未曾考虑过输电线的影响。
国外学者，Ozono[1]等研究了塔线耦联体系面内(顺线路)振动模态，提出了导线对杆塔的弹性约束模型。
国内学者，李宏男[2]曾提出塔线体系的多质点简化模型，侧向振动情形下，将导线简化为垂链，纵向振动情形下，将导线简化为悬链，来考虑导线的影响；而将输电塔简化为集中多质点模型，对塔线体系在侧向和纵向振动下的动力特性进行了分析；研究结果表明，导线的存在会使得输电塔在侧向和纵向的自振频率均有所降低。
超高压输电线路无线电干扰仿真与分析
超高压输电线路无线电干扰仿真与分析摘要：利用ANSYS计算导线最大表面场强，在国际公认的激发函数模型基础上，结合表面最大场强计算无线电干扰水平。
以西北地区某750kV超高压交流输电线路为研究对象,计算分析了导线分列数、分裂间距等因素对导线无线电干扰水平的影响，并结合工程实际，从经济性角度考虑，提出合理优化建议，为新建输电线路导线型号的选取提供了有效的技术手段。
关键词：表面场强；输电线路；无线电干扰；ANSYS；激发函数0引言近年来，随着我国电力系统的不断发展，西北地区输电线路距离快速增长，逐渐形成以高铁塔、多分裂导线及同塔多回并架为特征的750kV电力输送主网。
不断提高的电压等级为特高压输电带来了电晕效应问题。
超高压输电线路电晕放电会产生高频磁场，其频率小于30MHz，涵盖了535～1605kHz的广播调幅频段，对正常的无线电通信产生干扰，影响输电线路周围居民无线电广播的收听和电视的收看等。
当导线表面场强>14kV/cm时，导线电晕成为无线电干扰的主要因素。
对于750kV的交流输电线路，导线表面场强一般都大于14kV/cm，所以本文分析导线电晕电流引起的无线电干扰(RI)情况。
线路的无线电干扰由导线、绝缘子或线路金具等的电晕放电或接触不良而产生的火花放电导致的电流脉冲注入导线形成。
其大小与线路参数、电压等级及气候环境有关。
国际无线电干扰特别委员会（CISPR）推荐的无线电干扰计算方法有工程法和激发函数法。
工程法一般用于单回、分裂数不大于4的线路；激发函数法一般用于多回、分裂数大于4的线路，他是导线表面最大电场强度与导线半径的函数。
因此，导线表面场强是无线电干扰计算的基础性数据，其数值的准确度直接影响杆塔和线路的合理布置与选型，应尽可能可能精确计算方法。
本文结合实际情况，以西北地区某750kV超高压交流输电线路为研究对象，采用有限元分析软件ANSYS仿真计算导线表面场强，并基于激发函数法推导了0.5MHz条件下基于激发函数法的无线电干扰计算。
双回路直线型钢管角钢输电塔静动力分析
双回路直线型钢管角钢输电塔静动力分析刘鸣;刘宏;魏开亮【摘要】采用有限元分析软件ANSYS对500 kV双回路直线型圆管角钢输电塔进行了静动力分析,研究方法及主要结论如下：运用静风极限承载力的分析方法,计算出铁塔在各个方向的极限承载力较为接近,通过塔体动力特性的分析,变刚度处设计应予以重视。
%Studying the static and dynamic characteristics of a 500 kV double circuit intermediate tower consisted of steel tubes and angel steels is very necessary.Some conclusions are shown as follows： results show that ultimate load capacity of different parts of【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2011(037)023【总页数】3页(P33-34,121)【关键词】双回路直线型钢管角钢输电塔;极限承载力;有限元分析【作者】刘鸣;刘宏;魏开亮【作者单位】山东电力集团枣庄供电公司,山东枣庄277100;山东电力集团临沂平邑县供电公司,山东平邑273300;山东电力集团临沂平邑县供电公司,山东平邑273300【正文语种】中文【中图分类】TM75目前，输电电压等级不断提高，大截面导线和多分裂导线普遍采用。
伴随着同塔多回路线路的架设，以及跨越江、河和交叉跨越的增多，输电塔的高度越来越高，规模越来越大。
基于钢管塔具备回转半径大等优点，钢管塔在电网建设中的应用益显凸现。
在500 kV交流双回输变电工程施工中，由于杆塔所经地区地形复杂，为节省路径走廊，同时塔体受力较大，经讨论选用大型钢管角钢组合塔。
本文采用有限元分析软件ANSYS针对此500 kV大型双回路直线型输电塔进行静动力分析。
基于ANSYS的有限元分析
基于ANSYS的有限元分析有限元大作业基于ansys的有限元分析班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等。
是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。
ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。
目前，中国100多所理工院校采用ANSYS 软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
2D Bracket问题描述:We will model the bracket as a solid 8 node plane stress element.1.Geometry: The thickness of the bracket is 3.125 mm2.Material: steel with modulus of elasticity E=200 GPa.3.Boundary conditions: The bracket is fixed at its left edge.4.Loading: The bracket is loaded uniformly along its top surface. Theload is 2625 N/m.5.Objective: a.Plot deformed shapeb.Determine the principal stress and the von Mises stress. (Use the stress plots to determine these)c.Remodel the bracket without the fillet at the corner or change the fillet radius to 0.012 and 0.006m, and see howd.principal stress and von Mises stress change.一，建立模型1设置工作平面在ansys主菜单里找到workplane>wp settings,输入如下参数。
输电线路T接塔有限元分析
输电线路T接塔有限元分析张耀东;刘亚涛;郭计元;郜帆;马聪【摘要】T接塔具有节约线路和减少换接塔数量等优势.我国目前尚无T接塔通用设计实例,因此需要对T接塔进行详细研究,为典型设计提供基础.基于T接塔结构特性及荷载特点,建立T接塔有限元模型,研究大风工况与45°风工况下铁塔受力情况.结果表明大风工况下,T接塔整体受力较为均匀,受力性能良好.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】3页(P46-48)【关键词】T接塔;有限元;ANSYS建模【作者】张耀东;刘亚涛;郭计元;郜帆;马聪【作者单位】国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司,石家庄 050000;国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司,石家庄 050000;国网河北省电力有限公司经济技术研究院,石家庄 050000;国网河北省电力有限公司经济技术研究院,石家庄050000;国网河北省电力有限公司经济技术研究院,石家庄 050000【正文语种】中文T接塔具有节约线路、减少杆塔数量和占地面积以及节省投资等诸多优势[1]。
目前国内尚无T接塔通用设计实例，各地采用的T接方式也各不相同。
因此，需要对T接塔进行详细研究，为T接塔典型设计应用提供研究基础。
例如张丽芹设计了一种新型紧急供电或临时供电方案，可在不影响线路供电前提下使用现有线路为T接联络线[2]；谭渡渡从电气继电保护方面对110kV输电线路阻抗参数和阻抗角进行了优化，与实际运行数据相比证实了该优化方法的可行性[3]；姚亮等人针对T接线路故障测距问题提供了一种良好的解决方法，该法可适应不同支路参数与运行方式，并通过理论和仿真对比验证了该法的准确性[4]；周超凡等人针对T接输电线路故障，实现了T接输电线路故障精准定位[5]；吴心弘提出了一种T接线路差动保护电容电流补偿方法，该法灵敏度较高，且具有较快的动作速度[6]。
目前我国针对T接塔荷载计算及有限元分析研究较少。
基于光纤传感技术的输电线路覆冰监测系统
基于光纤传感技术的输电线路覆冰监测系统杨俊;张长胜;梁仕斌;李川;昌明【摘要】基于光纤传感技术设计了一个输电线路覆冰监测系统,解决了电子式传感器需要现场供电,容易受到电磁干扰的缺点.使用ANSYS软件对输电线路杆塔受力进行有限元分析,从而确定传感器的安装位置.研制了一种光纤Bragg光栅拉力传感器对导线覆冰进行监测,通过OPGW光缆把光信号传输到解调仪和工控机.并对拉力传感器进行标定实验,实验表明,光纤Bragg光栅拉力传感器的灵敏度为0.028 2 nm/kN,线性度为0.743％FS,迟滞误差为1.47％FS,并在实验室对所有光纤光栅传感器进行组网联调,观察覆冰监测系统光栅个数及波峰峰值.【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2018(034)008【总页数】6页(P12-17)【关键词】输电线路;光纤传感技术;导线覆冰;拉力传感器【作者】杨俊;张长胜;梁仕斌;李川;昌明【作者单位】昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明650501;云南电网公司研究生工作站,云南昆明650217;昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明650501;云南电力试验研究院(集团)有限公司,云南昆明650217;昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明650501;昆明能讯有限责任公司,云南昆明650217【正文语种】中文【中图分类】TM7550 引言输电线路是电力系统稳定运行的基础，输电线路覆冰和积雪会导致其性能下降，会引起到地线折断，导线舞动，绝缘子覆冰闪络，甚至导致杆塔倒塌和通信中断等严重事故[1～3]。
因此加强对输电线路的覆冰监测具有保证电网稳定工作和减小国家经济损失的意义。
目前国内的输电线路覆冰监测系统主要通过导线温度/倾角传感器、拉力传感器以及图像在线监测实现[4，5]。
但是，现有的传感器均为电子式测量传感器，容易受到野外环境干扰，具有非线性、零点漂移等特性，测量结果稳定性差，使用寿命比较短，可靠性有待提高[6，7]。
输电线路铁塔应力分析及在线监测技术研究
输电线路铁塔应力分析及在线监测技术研究【摘要】特高压输电线路在建设的过程中，必然要经过煤矿、软土、山坡、河床等特殊区域，并受到地形、线路结构、线路等因素与自然灾害的影响。
且曾发生过高塔发生歪斜、变形甚至倒塌等安全事故。
所以，如何分析输电线路塔架的安全运行就成为一个亟待解决的问题。
本文输电线路铁塔应力分析及在线监测技术进行研究。
关键词：输电线路；铁塔应力分析；在线检测技术0.引言伴随着工业自动化的发展工业中对电力需求越来越大。
输电线路既是电网的重要设施，又是电网安全可靠运行的主要动力。
在这些措施中，输电塔是接地线的重要支撑，其安全性是保证电网安全稳定运行的基础。
但随着电网规模的扩大和电压等级的提高，其运行条件也变得越来越复杂。
一般情况下，输电塔都是在严酷的环境中运行，如冰块、风荷载、电力线路等，这样很容易损坏铁塔，导致塔身倾斜，塔身下沉，塔身材料变形。
一般情况下，在常规手工检查中不能及时发现。
在塔机发生故障时，电路已处于危险状态，对电路的可靠运行构成严重威胁。
1.输电铁塔安全状态分析技术的现状当前，国内外许多学者都在输电塔的基本理论和实验方面做了大量的研究，取得了显著的成果。
对输变电设施的安全状况进行评估，一般认为在其操作台上安装在线监控系统是可行的。
对输变电塔进行安全监测，主要是对输变电塔的倾角、倾角传感器、变电塔的变形和对输变电塔的监测。
它们能取代传统的监控技术与机器人监控，但它只能对塔力和负载平衡产生间接反应，不能进一步分析塔体。
目前测量方法以电子传感器为主，敏感信号易受恶劣环境干扰。
杨福耀等研究了我国角钢在输电线路上的应用及低温性能，对角钢Q235和Q345北方输电线路的低温性能进行了深入研究。
对我国输电线角钢的发展与应用具有一定的参考价值。
刘艳等人对高分辨率 SAR的目标特性和目标识别技术进行了研究，并应用峰值检测算法对特高压输电塔及其变形进行了有效识别。
利用 SAR目标识别技术周克宏等人对高压塔变形进行监测是可行的。
采空区输电线铁塔承载力分析建模及性能评估
采空区输电线铁塔承载力分析建模及性能评估姜辉;谢佳益;张博;彭飞翔;郭磊【摘要】随着电网的智能化发展，对输电铁塔不同工况下的承载力性能要求越来越高，煤矿采空区输电线路铁塔基础变形后及扶正过程中的要求更不能忽视。
建立了采空区输电线铁塔的ANSYS有限元模型，设计了不同组合荷载工况承载力性能评估的方法，对基础变形后及扶正过程中铁塔的承载力性能进行了分析评估。
基于500 kV徐辽线53号变形铁塔说明了该方法，对53号塔基础沉降、大板基础倾斜及设置拉线后3种情况进行了承载力性能分析评估，涉及到不同风速、风向的风力荷载及覆冰荷载的多种组合工况。
结果表明：该性能评估方法在采空区输电线铁塔主材应力超限、主材轴力变化及沉降量临界值的评估方面有一定优势，这对采空区输电线路铁塔的承载力及稳定性设计有一定参考价值。
%With the development of smart power grids,the requirement for the bearing capacity of the transmission tower in different cases is increasingly stringent,and the requirements in the process of the deformation and the correction thereof of the foundation of power transmission steel towers in the coal goaf area can not be ignored at all. In this paper,the ANSYS finite element model of transmission towers in the goaf area is built, the assessment method of bearing capacity performance is desi-gned for different combined load conditions,and the bearing capacity of transmission towers in the process of the foundation deformation or the correction thereof is analyzed and evaluated. The method is expounded with the 53# deformation tower of the 500 kV Xuliao line as an example. Considering the foundation settlement,assumed big board foundationinclination and insta-lled braced wires,the paper conducts evaluation of the bearing capacity of the deformation tower,involving many combination cases of different wind speeds,wind directions and icing loads. The result shous that for this method of performance evaluation, there are certain advantages in evaluating whether main mem-ber stress overruns, the changing of main member axial force and the settlement critical value, it provides a reference for the design of bearing capacity and stability of transmission towers of mine goaf.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】9页(P7-15)【关键词】煤矿采空区;输电线铁塔;承载力;基础沉降;基础变形【作者】姜辉;谢佳益;张博;彭飞翔;郭磊【作者单位】国网辽宁省电力有限公司检修分公司，辽宁沈阳 110003;国网辽宁省电力有限公司检修分公司，辽宁沈阳 110003;国网辽宁省电力有限公司检修分公司，辽宁沈阳 110003;陕西博天科技实业有限责任公司，陕西西安 710062;国网陕西省电力公司经济技术研究院，陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TM752输电线路经过地震地质变形区、地下水位下降区、煤矿采空区等环境时，输电线路铁塔基础将发生沉降、倾斜、水平滑移等破坏[1-2]，进而使铁塔的根开和塔腿高差发生变化，塔体结构产生较大的附加应力，造成塔体局部破坏或整体发生倒塌，直接威胁铁塔安全及线路的稳定运行[3-4]。
基于ANSYS的架空输电线找形分析
＝
解 析 ４ ０ 值， ４ ０ ２ ７ １ ． ８ ２ ６ ９ ４ ． ２ ７ ２ １ ０ ７ ． ７ ３ ９ ｌ ｌ ２ ． ２ ２ ８ ｌ ｏ ７ ． ７ ３ ９ ９ ４ ． ２ ７ ２ ７ １ ． ８ ２ ６ ４ ０ ． ４ Ｊ Ｄ ２
陕 键词】 架空输电线 找形 有限元
中图 分类号 ：０ ２ ４ ２ ． ２ １
１引言
文献 标识码 ：０
文 章编 号 ：１ ０ ０ ９ －９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３）３ ４ —０ ｏ ４ １ －０ １
１ ６ ５ ０ ｍ，跨 越塔 采用 酒杯塔 ，塔 高 １ ８ １ ． ８米 ，高差 Ｏ ． ５ ｍ，架 空输 电线 物理 特 性 参 数见 表 ３ － １ 。 表３ － １ 架 空输 电线物 理 特性参 数
２ ． １基本 假 定
参 数 值 ３ ５ ． ２ ７ ２ ９ ． ５ ６ Ｉ ３ １ ８ ８ ． ３
Ｉ ）自重荷 载下 找形
２ １ ２ ． ９ ７
１ ３ ０
９ ７ １ ５ ８
将 档内架空输电线划分为 １ ０ ０ 个 单元 ， 以水平应力为迭代条 件， 进行Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 找形 分析后的架空输 电线在 自重荷 载下的初 始形态位移矢量如 图 ３ － １ 所示 。
工业技术
●Ｉ
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的架空输电线找形分析
刘锐鹏
（ 广州 电力 设计 院 ［ 摘 表明 ，该 方法具 有 较高 的准 确性 。 广东 广州 ５ １ ０ ０ ７ ５） 要］ 介 绍 了架空输 电线找形 分 析 的解 析 法 ，引入 了非线 性有 限元 找形 的基 本原 理 ，提 出了架空 输 电线 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 找 形分 析 的有限元 精确 方法 ，分 析结 果
有限元Comsol Multiphysics的输电杆塔模态分析
本科毕业设计（论文）基于Comsol Multiphysics的输电杆塔模态分析摘要随着社会的发展，输电线路作为电网的大动脉，其安全稳定的运行关乎着国民经济的稳定。
作为支撑输电线的骨骼，输电铁塔的安全可靠运行是电网安全稳定运行的重要保证。
但近年来，在各种极端情况下，倒塔断线事故时有发生，严重危害了电网安全。
因此，研究输电塔架在各种复杂极端情况下的静动力特性对提高输电线路的安全可靠性有着重要的研究以及工程价值。
本文以有限软软件COMSOL Multiphysics为研究平台，根据已有的设计资料，研究了输电塔架的有限元模型的建立方法，建立了酒杯型直线塔的有限元分析模型，并提出了塔架在风载荷、覆冰载荷、基础沉降等工况下的研究处理办法。
根据设计规程，通过分析计算得出了输电塔架在大风作用下的风载荷，并分段施加在输电塔架以实现风载荷的准确施加。
风载荷下，最大的位移出现在塔身。
然后研究了输电塔架在覆冰、基础沉降等工况下的静力学特性。
最后重点研究了输电塔架的动力特性，对有限元模型进行了模态分析，得到了输电塔架的前10 阶振型以及相对应的自振频率，通过研究发现在塔腿和塔身部分容易过早的出现局部模态。
关键词：输电杆塔；输电塔线体系；静力特性；动力特性AbstractWith the development of society, the security an stability of electric transmission line system is important to national economy. As the artery of electric network, electric transmission line is a vital implement. Recently, the happening of the collapsing accidents of tower-line system threatened the security of electric network. Therefore, the study of static and dynamic characteristics of the transmission tower has important value both in theory and engineering to improve the safety and reliability of power system.The finite software COMSOL Multiphysics is used as the analyzing platform in this paper. Based on design information，transmission tower as the glass-shaped tangent tower for analyses is established. In the meantime, the paper advanced the processing methods of different loading cases, such as in wind , ice, foundation settlement.According to the design standards, the subsection wind load of solo tower under maximum wind design are calculated and loaded. The maximum displacement appears in the windward side of tower body.Then the paper studied the mechanical property of transmission tower under extreme cases such as ice, foundation settlement and other working conditions.Moreover, the mode analyses are carried out considering tangent tower, obtaining its former ten self vibration frequency and vibration mode correspondingly. According to the frequency and vibration mode, finding that part of tower leg and body are tend to appear partial mode.Key words:Transmission tower; Transmission line system;Static characteristic; Dynamic characteristic;目录第一章绪论 (1)1.1 选题的意义和目的 (1)1.2 输电杆塔在国内外的发展与研究 (2)1.3 论文研究主要内容 (3)第二章输电杆塔体系的建模及分析 (5)2.1 输电杆塔概况 (5)2.2 有限元分析软件Comsol Multiphysics (6)2.1.1 有限元理论概述 (6)2.1.2 Comsol Multiphysics软件的主要功能和分析过程实现 (7)2.1.3 有限元建模要求 (7)2.2 输电杆塔体系模型的建立 (8)2.2.1 仿真模块的选取 (8)2.2.2 输电杆塔模型的建立 (8)2.3 本章小结 (9)第三章输电杆塔体系的静力学特性分析 (11)3.1 风载荷作用下的静力学分析 (11)3.1.1 风载荷 (11)3.1.2 输电塔风载荷的计算 (11)3.1.3 输电单塔在风载荷作用下的静力学分析 (13)3.1.4 输电线在风载荷作用下的静力学分析 (13)3.2 覆冰载荷作用下的静力学分析 (14)3.2.1 覆冰载荷 (14)3.2.2 输电线覆冰载荷的计算 (15)3.2.3 输电单塔覆冰载荷计算 (15)3.2.4 输电塔线在覆冰载荷作用下的静力学分析 (16)3.3 基础沉降作用下的静力学分析 (16)3.3.1 基础沉降 (16)3.3.2 输电单塔基础沉降作用下的静力学分析 (17)3.3.3 输电塔线在基础沉降作用下的静力学分析 (18)3.4 本章小结 (19)第四章基于COMSOL Multiphysics输电杆塔模态分析 (20)4.1 输电杆塔模态分析理论 (20)4.1.1 输电单塔的自振模态分析 (21)4.2 模态分析在COMSOL Multiphysics中的实现 (21)4.3 输电塔线体系的模态分析 (24)4.3.1输电塔塔模态分析 (24)4.3.2输电塔线耦合模态分析 (26)4.4 本章小结 (27)结论和展望 (28)总结 (28)展望 (28)参考文献 (29)致谢 ....................................................... 错误!未定义书签。
大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数分析
山西建筑SHANXI ARCHITECTURE第47卷第6期・34・2 2 2 1年3月Vai. 27 Na. 5Mar. 2028文章编号:1969-7825 (2021) 66C634C5大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数分析原迁张德凯（同济大学建筑工程系，上海200095 ）摘要:输电塔是高柔度的风敏感结构，大跨越输电塔线体系由于塔线耦合作用，动力特性和风振响应变得复杂。
以智力 CHACAO 大跨越工程为例，在Ansys 中建立塔线体系有限元模型，从结构的动力特性和风振响应几个方面对单塔及塔线体系进行风振分析;根据时程分析结果对风振系数进行计算并和规范结果对比，发现按照建筑荷载规范结果不准确也不安全，架空输电线 路荷载规范由于考虑了横担处的质量突变等因素，总体来说更符合实际也更偏于安全。
关键词：大跨越，塔线体系，风振响应，动力分析，风振系数中图分类号:TU315 文献标识码:A0引言输电线路起着运送和分配电能的作用,是经济社会发展重要的生命线工程。
在我国，风灾所引起倒塔的事故一直相当严重，例如2013年8月4日18:30左右，西北某地区 遭遇大暴雨、强雷电和瞬时最大风速34.2血s （10 m 基准 高度）的大风，导致某330 kV 输电线路35号~40号连续档、46号共7基铁塔倒塌,41号铁塔倾斜，涉及两个耐张 段1 ］。
大跨越输电塔体系作为风敏感的复杂空间耦联体 系,高度高而且有较高柔度,对于“干”字形铁塔，横担长度大，塔头质量更为集中,其在风荷载下的风振响应分析很有 必要1 ］。
对大跨越输电塔结构的动力特性及其随机风荷载 作用下风振响应研究也一直是高耸结构研究和设计的一个 重要方面。
在计算风振系数方面，DLT 5154—2219架空输电线 路杆塔结构设计技术规定1 ］，《大跨越设计技术规定》［］,GB 50137—2216高耸结构设计标准1 ］等业内规范均和GB50006—2012建筑结构荷载规范1 ］的计算方法类似，但实际上规范提供的方法只适用于体型和质量沿高度均匀分布 的高层建筑和高耸建筑，对于输电塔质量和外形有突变的 局部位置并不完全适用，输电塔结构沿高度方向布置有数个横担结构,横担宽度较塔身宽度大得多,质量和挡风面积 在横担处突变，其风振系数取值必然与从上至下宽度和质量均匀变化的高耸结构和高层结构有很大区别。
输电铁塔结构应力及稳定性分析
输电铁塔结构应力及稳定性分析山东兆维铁塔有限公司摘要：随着科技进步和国民经济的迅速发展,高压、超高压输电方式已成为当今电力供应的主要发展模式。
据国家电力规划部门预测,2020年前我国将建成超过7 000 km的高压输电线路。
作为高负荷电能输送载体的重要组成部分,高压输电塔的破坏不仅会导致供电系统的瘫痪,造成重大的经济损失,同时还可能会引发火灾等次生灾害,给人民群众的生命财产造成重大威胁。
统计资料显示,输电塔的破坏有很大一部分是由于风荷载下杆塔的动态侧倾失稳造成的,而现行规范中并未考虑风荷载的动力效应。
针对这种情况,对输电塔的风荷载作用下的动力稳定性的研究就显得十分必要和迫切。
关键词：输电塔结构动力稳定性1 稳定性的判定准则结构的稳定性问题有多种定义方法,一般来讲,如果结构在微小的荷载增量下产生了较大的响应变化,则认为结构发生了失稳或屈曲。
从数学上来说,结构在荷载作用下出现的屈曲可转化为平衡方程的多值性问题,属于定态分叉问题。
结构稳定性的判定准则,目前普遍采用的是能量准则,该方法是考察包括结构变形和外荷载在内的力学系统的总势能C,如果C达到最小,则结构就是稳定的。
从数学意义上就是考察总势能C二阶变分的符号。
若W2C>0,则结构是稳定的;W2C=0时,结构处于临界状态;W2C <0时,结构处于失稳状态。
Budiansky-Roth准则。
B-R准则最早由Bu-diansky和Roth[7]在研究球壳跳跃屈曲问题时提出。
该准则可表述为:如果结构在微小荷载增量下引起剧烈响应变化,则认为结构屈曲。
这个准则建立在物理直观上,在数值计算中比较容易实现。
位移相等准则。
雅库勃夫在讨论爆炸波作用下的土中圆柱壳的屈曲问题时采用了该准则。
该准则利用静动力屈曲位形相同的基本假设,认为结构受动力作用产生的位移与相应的静力屈曲位移相等时,结构就发生屈曲。
动态增量法(IDA)。
该方法通过计算不同强度动力荷载下结构的动力响应,得到相对于荷载参数的结构特征响应,研究荷载参数与结构特征响应之间的关系来判断结构的动力稳定性。
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学校代码： 10184学号：2114122663延边大学本科毕业论文本科毕业设计题目：基于A N S Y S的铁塔动态特性及稳定性有限元分析学生姓名：卢思屹学院：工学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2011级指导教师：崔承勋2021年8月16日目录ｃatａlog摘要ﻩ错误!未定义书签。
引言ﻩ1第一章绪论ﻩ错误!未定义书签。
1．１国内外关于铁塔的研究现状ﻩ错误!未定义书签。
1．2本文工作 ....................................... 错误!未定义书签。
第二章 1C-SJ1-2７m１10ＫV输电线路杆塔的有限元建模ﻩ错误!未定义书签。
２.1 1C-ＳJ1-2７ｍ１10KV输电线路杆塔概述ﻩ42.2 1Ｃ-SJ1-27ｍ１10KV输电线路杆塔有限元模型的建立 . 错误!未定义书签。
2.3 1Ｃ-ＳJ1-２7m１１0KV输电线路杆塔有限元模型的建立ﻩ错误!未定义书签。
2.4 1C-SJ1-２７m110KV铁塔的计算载荷 ............... 错误!未定义书签。
2.4.1 1C-SJ１-27ｍ1１0KV铁塔的外载荷简介ﻩ错误!未定义书签。
2.4.2 1C－SJ1－27ｍ110KV输电线路杆塔载荷计算.... 错误!未定义书签。
2.5 小结ﻩ错误!未定义书签。
3．1 １C－SJ1-2７m１１0ＫＶ铁塔的静力分析 (10)3．2 1C-SJ1-２７m110KV铁塔的模态分析ﻩ133．3 小结ﻩ错误!未定义书签。
第四章 1C-SJ1-27m11０KV输电铁塔的整体稳定性分析........ 错误!未定义书签。
４.1 1C－SＪ１-27m11０ＫV铁塔的在大风工况下(14N)的风振响应ﻩ错误!未定义书签。
4.1.１铁塔在大风工况下的分析 .................. 错误!未定义书签。
4．2 1Ｃ-SＪ1-2７m1１0ＫV铁塔雪载工况 .............. 错误!未定义书签。
４.3 １C-ＳJ1-27m１10KV铁塔的整体稳定性分析方法ﻩ错误!未定义书签。
4.4 拉线铁塔的简单介绍及想法........................ 错误!未定义书签。
4.5 小结ﻩ错误!未定义书签。
第五章有限元分析法及软件的简要介绍 .................... 错误!未定义书签。
5.1 有限元分析法介绍ﻩ错误!未定义书签。
５．２ ANＳYＳ软件介绍ﻩ错误!未定义书签。
结论ﻩ错误!未定义书签。
参考文献ﻩ错误!未定义书签。
致谢 ................................................ 错误!未定义书签。
摘要对于现阶段输电铁塔测试开销昂贵、试验前有必要进行对输电铁塔的模拟仿真。
输电铁塔作为电力输送的支柱,近年来,随着国民经济的快速增长,电力业发展迅疾，对输电铁塔行业飞速发展起到了推波助澜的作用。
因此整个电力系统的安全与经济运行主要在于铁塔的安全可靠性。
在本篇论文中,有限元分析软件ＡNSYS与铁塔实验分析及检验各种工作条件下的响应分析研究，并比较铁塔数据,确保模型的真实性和正确性，在风荷载及雪载荷作用下的动力响应计算的塔，研究表明,有限元模型可以模拟试验塔的实际受力情况,为后续实验提供依据。
关键词:ANＳYS; 输电铁塔；有限元; 建模；动态特性；稳定性ﻩAｂｓｔractAccording to the rｅalｔower test costly, tｅｓt must be cａrｒied ouｔbefor ｅthe siｍulation probleｍ.Ｔｒaｎsｍｉssion tｏwｅｒａｓpower traｎｓmissioｎｂackｂone, in recent yｅａrs, ｗｉth the rapid growｔｈoｆtｈe nａtioｎal econｏmy，ｔhe raｐid developmentｏf eｌｅｃtriｃｐowｅｒinｄｕstry, tｏｐｒｏmｏtｅｔhe ｒapiｄdeveｌoｐmｅnt of ｔraｎsｍission ｌine toｗｅr industｒy．Safe and econoｍｉｃoｐｅration of tｈｅｓafeｔy and reｌｉabiｌiｔy of thｅtoｗer iｓdirｅctlyｒｅｌaｔed to ｐowｅr ｓｙsｔｅm.Ｉn this papｅr, the finｉte eｌement analysis sofｔｗａre ANSＹS sｉｍulatｉｏn studｙfrom theｓｔaｔｉc staｂility ofｔransmissiｏn towｅrｂased on expeｒimental daｔa ａｎd cｏmpａrｅｄwｉｔh tｈｅtowｅｒ,to ensure ｔhe ａｃｃuracｙof tｈｅｍodｅl, ,ｔhe calcｕlatiｏn ｏｆpowerｔowｅr ｉｎｔhe winｄlｏａd, ｓｎｏw load ａnｄseｉsmｉc actｉon undeｒｔhe impａct load c ａuｓeｄby ｔhｅresｐoｎsｅ; thｅresuｌｔｓshow ｔhａｔthｅfｉｎｉｔe element model can sｉmuｌate the toweｒtesｔｗｈen the real stress condｉtiｏn, proｖide tｈｅbａsis for subｓequeｎt toｗer teｓt simｕｌatioｎ, tｈe towｅr ｔｙpe eｔc．.Key woｒds: ANＳＹS；power transmisｓion tｏwer；fｉnitｅeｌｅmｅｎt method; Mｏdｅlｉng；dynamic bｅhａvior;ｗhｏｌｅｓtability引言中国的经济建设从改革开放以后呈现百花齐放的蓬勃发展的状态,而作为中国的一项基本工业——电力，其他产业的发展的快慢直接受制于电力产业的发展。
近年来,电力需求大幅增长的大城市,而热，水力和核能发电设备，大多数都远离城市,现如今社会正朝着发展高电压,大容量输电线路的建设方向稳步前进着。
电力系统的组成部分有很多,其中最重要组成部分就是大容量、高电压的架空输电线路，这也是必不可少的组成部分。
也是电力传输,主要的链接交换，分配和功率调节系统。
输电塔作为输电线路的支柱,总投资额的４0％核算都由输电线路的输电铁塔承担,占有相当大的比重，电力系统的安全与经济运行与输电铁塔的安全可靠性息息相关,在现代社会越来越受到人们的关注。
第一章绪论1.１国内外关于铁塔的研究现状国内铁塔设计方法有很多,手工计算是最为传统的一种。
结构矩阵分析方法通常是进行力学性能分析时的常用办法，确定其横截面积的大小时是基于强度条件和铁塔杆件的稳定性条件，在铁塔设计的选材工作的完成的方面。
铁塔设计经验丰富者是完成这诸多方面的主力军。
输电铁塔主要在电网建设方面起决定性作用。
中国长期以来一直存在电力供应的严重不平衡的情况,电网投资的短板已成为制约电力工业健康发展的瓶颈。
今后中国将继续在电网建设的大规模投资,行业景气的1Ｃ-SJ1-27m110ＫV输电塔将保持较高水平。
有限元法发作为一种最有效的方法,在工程领域的计算数学和计算科学的现代计算中的原因是伴随着计算机技术及软件的飞速发展，根据铁塔的结构和有限元方法的的优势体现在其复杂性，有限元分析法是目前国内外学者最热衷的关于铁塔问题分析研究的方法。
截止到２015年,在中国境内,对于1Ｃ-SJ１-2７m1１0KV输电线路杆塔的研究,就基于有限元模型分析1C-SJ1-27m110ＫV输电线路杆塔时，在工程处理方面,空间桁架模型或空间钢框架模型是主要的采用方案,在塔结构静强度优化设计的一个更高的水平，和设计的理论依据是完美的，相应的。
目前,如何将逐渐成为一个热门的方法应用于国内外的桁架结构和极限理论的现代非线性分析的输电塔结构分析和输电塔结构设计分析，国内一些学者在塔的整体稳定性分析的非线性分析开始做研究，并提出了一些方法。
１.２本文工作本文运用有限元仿真模型，以及利用大型通用有限元分析软件ANSYS进行有限元分析,以1Ｃ-ＳJ1－27m110KV输电线路杆塔为计算实例,对它进行了十阶模态分析以及在大风工况(１4N)下和大雪工况（10N)下的分析。
下面几个方面是本文的工作的主要内容:（1)针对1C-SJ1－２7m11０KＶ输电线路杆塔空间结构特点,采用有限元计算模型1C-SJ1-27m110KV输电线路杆塔用在基于ＡＮSYS对铁塔进行有限元分析时,利用ANSYS有限元分析软件对１C-SJ１-２7m110KＶ铁塔进行了建模;(２)利用ＡＮSYS有限元分析软件对１Ｃ-ＳJ1-２7m1１0KＶ输电线路杆塔进行静力分析,研究铁塔在大风工况(14N）、大雪工况（１０Ｎ）下构件的内力、变形;(3）在对１C-SＪ1-27m11０KV输电铁塔杆塔进行模态分析时采用ANSYS软件对其进行分析,对振动固有频率以及各阶振动振型进行了大量研究。
除此之外同时对1C-SJ1-27m11０ＫV输电线路杆塔的重力以及线重对1C-SＪ1-27m１1０KV输电线路杆塔的影响方面关于动态特性的进行了研究;（4)利用大型通用有限元分析软件AＮSYＳ有限元分析软件对１C-ＳJ1-2７m110KV 输电铁塔杆塔进行风载荷、雪载荷分析（5) 对拉线型输电铁塔提出想法和简要分析第二章１C－SJ1-27m11０KV输电线路杆塔的有限元建模2．1 1C－SJ1-27m１１0KＶ输电线路杆塔概述高压输电的重要组成部分是输电线塔。
作为支撑线，地线及其他配件及对安全距离的掌控是输电线塔最主要的功能，在安全距离的掌控方面，导线到地面，交叉或其他建筑物要尤为关注。
针对1C－SＪ1-２7ｍ110KV输电线路杆塔导线的电压水平，气候条件,地形输电塔结构的变化，以及各种因素改变操作条件建设,各种形式的。
在国内方面，建塔方案有诸多种，而自立式铁塔的建塔可行性方案也有很多。
在这多如浩瀚烟海般的方案之中螺栓、角钢和钢板的这种建模方案是被采用最多的方式，在构件制作方面，完全由由钢板、角钢制作来完成,1Ｃ-SJ1-２7m110ＫV输电线路杆塔螺栓联接组合而成占有很大比例来负责构件的链接部位。
２.2 1C－SJ1-2７ｍ110ＫV输电线路杆塔有限元模型的建立铁塔建立是在大型通用软件ANＳYS中建立,利用软件功能建立坐标系及关键点，其模型ＣＡD图如下,具体数据参考图中1C-SJ1－27ｍ铁塔数据：图3．22.３１C-ＳＪ1-27m11０KV输电线路杆塔有限元模型的建立本文在针对铁塔研究时以1C－SJ１-27m１1０KV输电线路杆塔高为27m的铁塔进行分析，它的结构简图如下图所示:图２.3 图2.31图2.3２图２．33１Ｃ-SＪ1－２７m110KV铁塔由各种型钢及角钢组装组成，梁单元是１C-SJ1-27m１１0KV铁塔重要材料和横隔材料,除此之外杆单元在材料成分方面视为斜材料,如图所示，1C-ＳJ1－27ｍ110KV铁塔联接处中央的轴线彼此相交而形成为１Ｃ-SJ1-２7ｍ110KV铁塔模型的节点，包括梁单元与杆单元在内的模型单元是由两节点之间存在的角钢简化而来的。