山地输电塔模型计算机仿真分析
《山地输电塔模型设计与制作》
（1）净空测量采用激光测距仪进行，在空载、一级和二级加载阶段，导线跨中加载盘底 面至承台板面的净空高度不得小于表 1 的规定，否则认为模型几何尺寸不符合要求（空载） 或该级加载失败（一级和二级加载）。
面上的投影距离 o 点不得大于 350mm，且高挂点应为模型的最高点。模型低挂点、高挂点（兼 水平加载点）的竖向位置要求如图 2b 所示。
导线1
低挂点1 导线4
导线2
O
45 o
R≤450 r≥350
O
90 导线3
低挂点2 ≤250
≤250
导线5
底板(400×400×15维简图（构型仅参考）
集成竹材
3.0
20 根
930mm×3mm×3.0 (+0.5) mm
集成竹材
6.5
20 根
注：（1）竹材规格括号内数字仅为材料厚度误差限，通常为正公差；
（2）表中“标准质量”仅用于计算各参赛队领用材料质量，进而计算材料利用效率得分。
表 4 竹材参考力学指标
密度 0.8 g/cm3
顺纹抗拉强度 60 MPa
抗压强度 30 MPa
弹性模量 6 GPa
（3）模型制作提供 502 胶水（30g 装）6 瓶，用于结构构件之间的连接。
（4）提供长度为 200mm 高强尼龙绳（2mm 粗）4 段，绑扎在低挂点、高挂点上（绑扎
方式自定），用于模型和导线挂钩或侧向加载挂钩之间的连接。用于悬挂导线和连接侧向加载
引导线的高强尼龙绳不允许共用，高强尼龙绳不得兼作结构构件。
图 1 输电塔
输电杆塔有限元模型
输电杆塔有限元模型
输电杆塔有限元模型是一种用于分析输电杆塔结构在各种载荷
下的应力、变形和振动响应的数值模拟方法。
该模型基于有限元法，将输电杆塔结构划分为若干个小单元，每个小单元的变形和应力都可以通过求解线性方程组得到。
在模型中，考虑了输电杆塔的材料特性、几何形状、支座条件和载荷类型等因素，并采用各向异性材料模型和非线性几何效应等高级技术来提高模型的精度和可靠性。
通过输电杆塔有限元模型的分析，可以评估输电线路的安全性能、优化输电杆塔的设计和维护方案，以及预测输电杆塔的疲劳寿命和损伤情况等。
- 1 -。
输电线路铁塔三维数字化建模方法研究
输电线路铁塔三维数字化建模方法研究李美峰;冯勇;许泳;黎亮;黄兴【摘要】输电线路工程正在大力推进三维数字化和智能电网的建设,实现对设备设施全寿命周期的管理.但目前针对铁塔的三维数字化建模方法暂无系统性研究.对铁塔三维数字化模型进行定义,分析模型细节层次,总结和分析目前主要的建模方法及优缺点,提出了一种从铁塔计算模型直接生成三维实体模型的建模方法,从而构建满足全寿命周期管理的铁塔模型.梳理现有铁塔三维数字化建模通用软件的优缺点,采用Tekla Structures软件,建立一种特高压工程铁塔三维模型.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2019(046)007【总页数】6页(P18-23)【关键词】铁塔;三维数字化模型;建模方法【作者】李美峰;冯勇;许泳;黎亮;黄兴【作者单位】西南电力设计院有限公司,四川成都 610021;西南电力设计院有限公司,四川成都 610021;西南电力设计院有限公司,四川成都 610021;西南电力设计院有限公司,四川成都 610021;西南电力设计院有限公司,四川成都 610021【正文语种】中文【中图分类】TM750 引言近年来，建筑信息模型化（Building Information Modeling，BIM）技术在建筑、水力、化工、石油等行业进入应用阶段，但在输电线路行业尚处于探索阶段。
即使将BIM技术应用于实际工程，也仅作为辅助施工和加工的一种手段。
为建设智能电网，输电线路行业正大力推进三维数字化设计，力求建立全线路完整的三维数字化模型，满足工程全寿命周期管理的需要。
输电线路模型主要包括铁塔、基础、金具、绝缘子串、导地线等设备设施等，其三维数字化模型中包含了丰富的数据信息，既可表达外形等几何信息，又包含设备的属性信息以及与关联设备间的逻辑关联信息。
基础、金具、绝缘子串和导地线因其部件少，形状特征可归纳提取，早已实现参数化建模。
而输电铁塔因其具有塔型多样、结构布置形式种类多、零件数量巨大，多接身多接腿组合、挂点和塔脚局部构造复杂等特点，已成为输电线路三维数字化模型的关键。
输电塔塔腿设计及数值模拟分析
输电塔塔腿设计及数值模拟分析作者：柯嘉王学群高彬来源：《工业设计》2015年第11期摘要：本文利用ANSYS软件对输电塔塔腿结构受力性能展开精细化研究，在考虑几何和材料非线性的基础上，分析了分隔数、塔腿高度、主斜材夹角对塔腿极限承载力的影响，为工程设计提供一些建议。
关键词：输电塔塔腿；受力性能；数值模拟目前在工程中，塔腿结构设计方法采用杆系单元有限元方法进行计算，没有考虑变形的影响，认为主材内力沿高度不发生变化且忽略了弯矩和剪力作用，这种方法得到的塔腿极限承载力只与主材长细比和截面积有关。
当输电塔高度增大、受力趋于复杂时，大变形产生的二阶效应有可能使塔腿的受力性能变差，承载能力下降。
1 塔腿受力性能本文以某500KV输电线路直线塔为例，该塔全高71.5m，塔腿高15.3m，主材规格为200X16B。
利用ANSYS软件的有限元理论对塔腿进行分析计算。
主斜材采用BEAM189单元，辅助材采用BEAM44单元，并释放了横隔面杆件和辅助材对受力杆件的转动约束。
主材屈服强度取380N/mm2，斜材、隔面材和辅助材屈服强度取210N/mm2，弹性模量取2.06x105 N/mm2，泊松比取0.3，材料应力应变曲线采用理想弹塑性模型。
另外，采用特征值缺陷模态的方法考虑初始缺陷对铁塔承载力的影响，对塔腿结构施加塔腿整体高度1/1000的初始缺陷。
对该塔腿施加沿主材方向作用P，采用牛顿法进行计算。
其屈曲时向内侧弯曲，下部侧移明显大于上部。
1.1 分隔数对塔腿承载力的影响在同样的塔腿高度下，即使主材长细比和截面积保持不变，当分隔数发生变化时塔腿的变形模式会有所不同，有可能对塔腿受力性能产生影响。
表 1杆件截面类型分隔数主材规格截面积（cm2）塔腿极限承载力（kN）比较系数7 228.6X13.86 61.447 1896.75 100.00%8 200X16 61.44 1885.5 99.41%9 177.8X18.2 61.407 1877.25 98.97%为探讨分隔数的这种影响，分别比较了7、8、9三种分隔数下的塔腿承载力。
一种基于三维模型的输电线路塔基设计方法
一种基于三维模型的输电线路塔基设计方法
李美峰;冯运超;骆俊林;黄兴;梁明;李力
【期刊名称】《四川电力技术》
【年(卷),期】2022(45)4
【摘要】输电线路塔基设计方案一般是在二维图纸上标绘的,这种方式没有充分考虑地形起伏和周边环境对方案的影响,且工程量计算也存在偏差。
三维设计技术在
输电线路中的应用,为塔基设计提供了新的手段。
文中分析了塔基设计的工作内容,
提出了一种基于三维模型的塔基设计方法。
首先,对比二、三维设计的优缺点后,确
定了通过建立塔位三维虚拟小场景和大场景可更直观地评估和优化塔基设计方案;
然后,基于参数化建模的思想,确定了塔基设计包含的模型类型并分析其建模规则;最后,利用塔基三维建模程序及GIS平台,以工程中实际塔位为例建立三维数字化模型,直观评估塔基设计方案的合理性并采取优化措施,其准确性较二维设计有明显提高。
【总页数】8页(P32-39)
【作者】李美峰;冯运超;骆俊林;黄兴;梁明;李力
【作者单位】中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM752
【相关文献】
1.基于改进电气几何模型的同塔多回输电线路绕击跳闸率计算方法
2.一种基于PSCAD/EMTDC的同塔四回输电线路三相不平衡最优相序筛选方法
3.高压输电线
路中输电塔塔基的模型制作及其承载性能的实验研究4.基于三维模型比对的输电线路弧垂检测方法5.基于线声源模型的交流输电线路可听噪声三维预测方法
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
输电线路虚拟三维场景建模方法研究与实现
输电线路虚拟三维场景建模方法研究与实现孙凤杰;刘慧娟;陈鹤【摘要】输电线路稳定性对电网可靠运行具有重要影响,实现输电线路可视化管理有助于维护输电线路安全稳定运行. 首先详细介绍了虚拟三维场景的主要建模方法及优缺点.在分析输电线路自身特点基础上,设计并实现输电线路虚拟三维场景. 其次采用了基于虚拟现实建模语言的输电线路模型优化方法,实验结果表明优化后模型数据量大大减少.最后借助第三方编程语言,初步完成输电线路可视化管理系统主界面的搭建,该系统在输电线路安全运行管理上具有良好的应用前景.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2015(048)009【总页数】5页(P86-89,94)【关键词】输电线路;虚拟现实技术;三维场景;建模语言;三维模型优化;管理系统;可视化;安全运行管理【作者】孙凤杰;刘慧娟;陈鹤【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,北京 102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京 102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM755输电线路作为电力系统的重要组成部分，担负着电能传输的重任，输电线路可靠运行是整个电网安全稳定运行的基础。
架空输电线路多位于人员稀少、地形复杂、环境恶劣的地方，容易受风雪、雷电等自然灾害的影响，在运行过程中难免会出现舞动、弧垂、覆冰等问题，给架空输电线路、电缆设备的安全运行带来了隐患［1-3］。
虚拟现实技术作为一种自然的人机交互接口技术，允许用户在对大量的抽象数据进行形象化分析的基础上开展故障检测和诊断维护决策［4］。
将虚拟现实技术引入到输电线路管理系统，实现输电线路及相关设备的可视化，能真实反映输电线路的运行状态，帮助电网运行人员有效地管理输电线路设备信息，及时报警潜在危险的线路运行状态，不仅满足输电线路日常运行、应急指挥等应用需要，还能有效地提高巡视和检修效率。
本文的目的是为实现输电线路可视化管理系统找到一种可行的三维场景建模方法，实践证明输电线路三维场景采用基于图形和图像的混合建模方法，并充分利用VRML和3DS max建模技术来完成建模及模型优化是可行的。
基于AutoCAD的输电铁塔立体模型管理系统开发的开题报告
基于AutoCAD的输电铁塔立体模型管理系统开发的开题报告一、选题背景和意义随着电力工业的不断发展和电网的不断扩大，输电铁塔的数量和种类也随之增多。
传统的人工绘图和手工制作铁塔样品的方法已经无法满足现代化建设的要求。
因此，需要开发一种基于计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）技术的输电铁塔立体模型管理系统。
该系统将有助于提高铁塔的设计和制造效率，降低成本，保证品质，并且方便管理。
另外，该系统可以为铁塔制造企业提供更好的展示方式，方便客户选择并了解产品。
二、研究内容和目标本研究的主要内容为基于AutoCAD的输电铁塔立体模型管理系统的设计与开发。
其中，包括以下几个方面的内容：1.系统架构设计：建立系统的框架，确定系统所需的软硬件环境和功能模块，确定数据格式和数据交换方式。
2.设计数据管理系统：设计数据管理系统，方便接收、存储和访问三维立体模型的数据，建立数据的管理体系。
3.建立三维模型库：预先建立铁塔的三维模型库，方便用户在设计过程中选择或直接使用。
4.模型自动生成系统：设计模型自动生成模块，根据用户提供的参数自动生成铁塔三维立体模型。
5.模型可视化展示：开发模型可视化展示模块，方便用户查看、旋转、放大或缩小模型，实现对模型的全方位展示。
本研究的目标是开发出一套功能完备、易于操作和可扩展的基于AutoCAD的输电铁塔立体模型管理系统，为电力工业的积极发展和建设提供支持。
三、研究方法和技术路线本研究采用系统开发方法，确保系统的设计和开发过程中每个环节的有效协作和良好的沟通。
技术路线包括：1.确定系统的需求和目标，制定详细的技术设计方案和开发计划。
2.采用AutoCAD软件平台进行系统的开发，利用其丰富的功能和灵活的界面实现铁塔的三维立体建模和自动生成。
3.建立数据库系统，用于管理铁塔三维立体模型的数据，保证数据的完整性和稳定性。
4.设计三维模型库，预先建立铁塔的三维模型数据，并与生成模块进行对接，方便用户选择和直接使用。
大学生结构设计大赛竹制山地输电塔模型优化
CHINA MANAGEMENT INFORMATIONIZATION/大学生结构设计大赛竹制山地输电塔模型优化马文超,刘健,郑国旭,余明学,谷镇超,夏力库努尔·肉孜买买提(新疆农业大学水利与土木工程学院,乌鲁木齐830052)［摘要］竹材作为天然的绿色材料,具有良好的物理力学性能和加工性能,而输电塔作为输电通道最重要的基本单元,是输电线路的直接支撑结构。
文章结合大学生结构设计竞赛赛题以竹材为主要原料制作山地输电塔模型,结合迈达斯有限元软件,从制作工艺、结构特色等多个角度给出最优的模型。
［关键词］桁架结构;节点;优化;强度;稳定性doi:10.3969/j.issn.1673-0194.2021.17.062［中图分类号］F273.1［文献标识码］A［文章编号］1673-0194(2021)17-0151-03［收稿日期］2021-02-18［基金项目］2020年新疆农业大学校级一流本科课程(土木工程施工)建设项目2020XJYL23;2019年“水利水电工程”重点专业教育教学研究项目(工程施工技术课程建设与实践);2019年新疆农业大学校级大学生创新训练计划项目(大学生结构设计竞赛的竹结构模型设计与制作研究dxscx2020456);2019年新疆农业大学校级教研项目(土木工程专业认证准备过程中若干关键问题研究)。
［作者简介］刘健(1979-),男,乌鲁木齐人,新疆农业大学水利与土木工程学院副教授,硕士,主要研究方向:装配式建筑结构和BIM 工程技术应用(通信作者)。
1设计说明1.1方案构思本届大学生结构设计竞赛赛题要求结构满足尺寸、高度规定的同时,还能够良好适应六种荷载工况,其中,一、二级加载对应实际情况不同工况下输电线布置方式对输电塔的影响,其中一级加载主要模拟的是对结构构件抗压和抗拉能力的检验,二级加载对结构的主要影响为扭转作用,这就要求输电塔具有较高的抗压、抗拉、抗扭转能力,同时还要具有良好的稳定性,避免主要构件被破坏和模型超出允许的范围,三级加载对应着水平荷载(如风荷载)。
山地输电塔模型计算机仿真分析
山地输电塔模型计算机仿真分析本文针对2019年第十三届全国大学生结构设计比赛中山地输电塔结构模型设计与制作。
将计算机仿真分析引入结构设计竞赛，有助于提高结构设计竞赛的分析和设计水平，对推动相关专业本科教学具有一定的指导意义。
标签：仿真分析;约束条件;结构大赛;结构优化结构设计比赛已被列为全国大学生科技创新赛事之一。
该赛事主要针对工程及相关专业的在校大学生，非常具有创造性和挑战性，巩固和提高学生的专业知识，培养学生的创新思维，应用和实践能力，强化团队意识和协作能力有很大帮助作[1] 。
比赛中对模型进行设计优化，让结构受力最优，能体现参赛者的工程技术程度和智慧[2] 。
文章以2019年第十三届全国大学生结构设计竞赛为背景，从材料特征、结构选型等方面，阐述了竹质结构模型设计优化的相关步骤和方法，并利用MIDAS分析软件对大赛模型优化选型提供有效思路。
1、赛题简介1.1模型概述要求设计并制作一个山地输电塔模型（以下简称“模型”），通过螺钉将模柱支腿固定在400 mm×400 mm×15 mm（长×宽×厚）的竹模上，模型的底面固定在薄模中心250 mm×250 mm正方形的正方形中，如图1a所示，底板中心点为o 点。
“高悬挂点”也可用作“水平加载点”低悬挂点应该是模具最远的外伸（悬要设计和制造山地输电塔模型），必须在模型上安装两个“低悬挂点”和一个“高悬挂点”臂）点，间隔薄模表面的高度应该在1000 mm～1100 mm的范围内。
底部表面上两个低悬点的投影应分别位于低悬挂突出部分，如图1a所示，分别位于上部和下部扇形环的阴影区域;底部悬挂点的高度应在1200mm～1400mm范围内，薄模表面的投影距离o不应大于350mm，高悬挂点应为模型的最高点。
模型低悬挂点和高悬挂点（和水平加载点）的垂直位置如图1b所示。
1.2加载概述荷载施加分三级，一、二级加载均为挂线荷载，分别在指定导线的加载盘上码放砝码，三级加载是通过侧向加载指导线施加侧向水平荷载。
山地输电塔模型设计选型与优化
图3山字型结构图2Y字型框架结构山地输电塔模型设计选型与优化包淑珉，史佳遥，赖韬，邓洪永，张昊（南京工业大学土木工程学院，江苏南京211816）一、引言创新是民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭源泉。
全国大学生结构设计竞赛是土木工程学科创新性和实践性最高水平学科竞赛，被誉为土木皇冠上最“璀璨的明珠”。
自2005年浙江大学成功举办第一届全国大学生结构设计竞赛以来，至今已成功举办十三届。
该赛事创新的主旨十分契合大众创业、万众创新的号召，为广大青年学生搭建了一个展现其创新意识、合作精神和工程实践能力的平台。
本届赛题要求参赛队员针对静载以及荷载随机选位等多种工况下的山地输电塔结构进行结构选型、结构优化、模型制作及试验，并现场抽签决定三级加载工况，检验模型承受弯剪扭组合作用下的受力性能。
二、赛题简述本届大赛以“山地输电塔模型设计与制作”为主题，聚焦西部大开发和“一带一路”倡议，关注各地区能源分布不均衡，服务区域发展需求，具有鲜明的时代特点与国情特色。
赛题首次将材料利用率和制作时间计入评分标准项，同时，加载工况现场抽签决定，所以本届赛题更加凸显对实际问题的综合性考查。
竞赛赛题要求参赛队员以竹皮和竹条为原材料，在规定的16小时内设计并制作一个山地输电塔模型，模型须设置2个“低挂点”、1个“高挂点”（兼水平加载点），通过砝码进行加载，考验模型在弯剪扭组合作用下的受力性能。
加载工况随机抽取，且分三级加载，最大加载质量为46kg。
三、结构选型1.桅杆型结构。
桅杆型结构模型以三角形为基本构型，塔身为两端收缩成锥体的空间梭形格构柱，并采用拉杆将塔身和塔臂分别与底板相连，以保证结构的整体稳定性（如图1所示）。
将支座设为铰接，将荷载带来的弯矩与扭矩转化为杆件内部的拉力与压力，使结构受力合理并发挥每根拉杆的作用。
整个结构能够使荷载以最短的传力路径传到底板，在保证承载力的同时能够极大地减轻自重，达到轻质高强的目标。
浙江大学、浙江工业大学等参赛队均采用该种结构形式，并获得了一等奖。
22ZK5直线输电铁塔仿真分析
22ZK5直线输电铁塔仿真分析刘文婧【摘要】以220kV线路猫头直线塔为研究对象,以有限元分析为研究手段,建立桁梁混合模型,对其在不同覆冰载荷作用下的强度、刚度及稳定性(屈曲)问题进行分析.最大位移和最大应力都发生在塔头的挂线点,整体综合位移是从塔头到塔腿逐渐变小.在屈曲分析中,铁塔下曲臂的杆件出现了屈曲,则应加强铁塔塔头的设计.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2012(050)006【总页数】4页(P75-78)【关键词】直线型猫头铁塔;覆冰;桁梁混合模型;有限元分析【作者】刘文婧【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TM751 引言架空输电线的覆冰灾害是一个国际上普遍关心的问题。
随着特高压线路的建设，大跨度输电线路不断增加，电线覆冰后的舞动和脱冰跳跃易酿成很大危害，轻则相间闪络、损坏地线和导线、金具及部件，重则线路跳闸停电、断线倒塔等，从而造成重大经济损失。
为了保证特高压电网的安全可靠运行，对输电线的防雪灾、冰灾提出了更高的要求，因此有必要对输电线覆冰作用下的特性进行深入的研究。
2 铁塔有限元计算模型2.1 有限元模型建立在对铁塔进行力学有限元分析时，关键是生成力学计算模型。
考虑到铁塔本身的特点，通常是由角钢组成，铁塔的主材具备梁的特点，除了能承受轴向力之外，还可以承受剪切力、弯矩等，并且在各角钢的联接处，因采用联接板联接，每段角钢上也大多数用多个螺栓联接，这也增加了角钢的约束，增强了其刚度，但是如果将模型建立为空间刚架模型，铁塔将会导致全刚化，刚度过强，也不符合铁塔本身的特点。
所以，使用桁梁混合模型。
桁梁混合模型是将铁塔的主材和横隔材视为梁单元，斜材视为杆单元，更接近于实际的铁塔结构，而且还能很方便地解决采用桁架模型不易解决的问题。
本文选用的梁单元和杆单元分别为beam188和link8。
Bema188是三维线性(2节点)或者二次梁单元。
山地风场中特高压输电塔线体系动力可靠度研究
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ２ ６ Ｕ ９ ． 文献 标 识 码 ：Ａ
Ｄｙ ａ ｉ ｅｉ ｂｉ ｔ ｆ ａ ＵＨＶ ｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ｏ ｒ ｌ ｏ ｌ ｄ ｓ ｓｅ ｉ ｉｌ ｅ ｒ ｉ ｎ ｆｅ ｄ ｎ ｍ ｃｒｌ ａ ｌ ｙ ｏ ｉ ｔ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｗｅ －ｉ ｃ ｕｐ ｅ ｙ ｔ ｍ ｎ ｈ ｌｙ ｔ ｒ ａ ｎ ｗｉ ｄ ｌ ｎｅ ｉ
（Ｈ Ｕ Ｖ）ｔ ｎｍ ｓｉ ｗ ｒ ｉ ｒｅｈｉｈ ａ ｄｌｒ ａ ．Ｆ ｒ ｅ ｒ ， ｈ ｈ ｒｃ ｒ ｔ ｓ ｆ ｉｙｔｒ ｉ ｉｄｆ ｌ ｒ ｓ ｉ ｏ ｔ ｅ ｗｔ ｌ ｇ ｅ ｔ ｎ ｇ ｓ ｎ ｕｔ ｒ ａ ｓｎ ｏ ｈａ ｇ ａｅｐ ｈ ｍｏｅ ｔｅｃ ａ ｔｉ ｉ ｈｌ ａ ｗ ｎ ｅ ａ ｅ ｓｃ ｏ ａ ｌ ｅ ｎ ｉ ｄ
ｐ ｏ ｏ ｅ ｆｅ ｔ ｄ ｉ ｇ ｔ ｖ ｒａ ｉｎ ｆｔ ｅ ｖ ｒ ｇ ｎ ｐ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｆｕ ｔ ｔｎ ｎ ｓ ｅ ｄ ｏ ｈ ｈｉ ｙ ｔｒａ ｎ ｒ ｐ ｓ ｄ ａｔ ｒｓｕ ｙｎ ｈｅ ａ ｔｏ ｓ ｏ ｈ ａ ｅ ａ ｅ ｗｉ ｄ ｓ ｅ ｄ ｎ ｈ ｃｕａｉ ｇ ｗｉｄ ｐ ｅ ｆ ｔ ｅ ３ ｉ ｌ ｌ ｅ ｉｓ ｌ
２ ．Ｋｅ ａ ｏ ａｏｙ ｏ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｎ ｔ ｃｉｎ ｏ ｔ ｓｉ ｕ ｔ ｉ ｅ ， ｙ Ｌ ｂ ｒｔ ｒ ｆ Ｎｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆｒＣｏ ｓ ｕ ｔ ｆＣｉ ｅ ｎ Ｍｏ ｎ ａｎ Ａｒ ａ ｒ ｏ ｉ
Ｍｉｉｒ ｏ Ｅ ｕａ ｏ ，Ｃ ｏｇ ｉ ｎｖｒｔ， ｈ ｎｑｎ ０ ０５， ｈｎ ） ｎｓｙ ｆ ｄ ｃｔ ｎ ｈｎｑｎ Ｕ ｉ ｓｙ Ｃ ｏｇｉｇ４０ ４ Ｃ ｉａ ｔ ｉ ｇ ｅｉ
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。
大学生结构设计竞赛输电塔模型设计与分析
大学生结构设计竞赛输电塔模型设计与分析苏骏，杨硕，余佳力，李扬（湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北武汉430068）引言在土木工程高等教育中，结构设计竞赛可以为土木相关专业的大学生提供一个展现自我创造力的平台，使其创新探索、实践动手等方面的能力得到充分的锻炼和提升[１]。
鉴于此，为将所学专业知识运用到工程实践，提高大学生团队协作能力和创新意识，我校参加了竞赛题目为“山地输电塔模型设计与制作”的2019年全国大学生结构设计竞赛。
[２]一、结构方案选型分析（一）方案构思分析赛题后，选择以实际输电塔结构为背景，参考其对设计此次竞赛输电塔结构模型的指导作用，总结出以下几个难点：①分析承受不对称竖向荷载时结构承载力及变形性能；②分析承受竖向和变方向水平向荷载时结构的承载力；③控制结构质量、减小所受应力以及提高结构的刚度之间做到合理平衡的方法。
（二）结构选型通过反复计算和加载试验，最终模型经优化后选定了带长拉索的塔式结构，0°、15°和30°模型相同（如图1所示），为了避免45°工况时模型与加载装置碰撞将高挂点向外水平偏移。
模型采用等腰直角三角形截面（如图2所示），由横梁划分的塔体层数由四层改为三层，之间用交叉拉带相连，大大减少了构件数量。
但因此梁柱受力较大，尤其是在二级扭转情况下大量的圈梁拉带受力较大，此问题通过调整杆件截面和厚度得以解决。
悬挑水平偏移45°以减小导线张力的水平分量，减小了扭矩以及倾覆力矩，并且仅保留下弦两根杆件，上弦杆则用连接高挂点和低挂点的拉带代替。
将上弦拉杆改为拉带使应力集中，随构件受拉力因此加大但采用拉带充分利用了竹材抗拉不抗压的特性，并且减少了节点拼接的构件降低了节点处理的难度。
另外利用偏移的低挂点，设置两条长拉索，连接于低挂点和塔底，以此抵抗二级的扭转作用将低挂点所受拉力传递至柱脚避免塔身受力过大。
但由于制作误差长拉索很难在开始加载时立即发挥作用，所以要在一定程度上降低塔身刚度以使模型发生扭转变形，进而使长拉索充分发挥作用。
基于GA-SVM的输电塔结构基础施工成本预测
基于GA-SVM的输电塔结构基础施工成本预测
李静;张卓群;李旭
【期刊名称】《施工技术》
【年(卷),期】2016(045)012
【摘要】针对输电塔结构施工地点偏远,基础结构施工成本难以预测的问题,提出了一种基于遗传算法(GA)-支持向量机(SVM)的输电塔基础施工的成本预测方法.该方法通过遗传算法得到最优参数组合的支持向量机,将输电塔成本预测问题转化为回归问题.通过一输电塔基础施工实例来说明方法的有效性.结果表明,相比神经网络和传统的SVM算法,GA-SVM对小样本的模型预测效果显著,所述方法能较准确预测输电塔结构基础的施工成本.
【总页数】4页(P100-102,114)
【作者】李静;张卓群;李旭
【作者单位】北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院,北京 100042;国核电力规划设计研究院,北京 100095;中信建设有限责任公司,北京 100027
【正文语种】中文
【中图分类】TU279.7+44
【相关文献】
1.基于极值分解的同塔多回高压输电线路电磁兼容预测方法 [J], 吴文军
2.基于剪切法分析输电塔原状土基础的抗拔极限承载力 [J], 覃伟平;曾二贤;王开明
3.基于GA-SVM的高压输电线路弧垂预测模型 [J], 姬波;杨文东;张驰;卢红星;安致
嫄
4.基于ABAQUS的山地输电塔结构模型试验与优化设计 [J], 张天成;张翔;石梓钰;张谦硕;王迅周
5.基于Midas的输电塔结构模型设计与受力分析 [J], 蒋玉;袁云方;李建坤;杨钊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
山地输电塔结构模型设计制作经验总结
山地输电塔结构模型设计制作经验总结山地输电塔结构模型设计制作经验总结一、引言山地输电塔结构模型是电力输电工程设计中的重要组成部分，它能够直观地反映出电力输电线路在山地地形条件下的布置及结构特点。
在山地地形条件下，输电线路的杆塔设计与安装相对复杂，因此需要进行结构模型的设计和制作。
本文将针对山地输电塔结构模型的设计制作经验进行总结，以期对今后的电力输电工程设计有所指导。
二、模型设计方法1. 系统分析：在设计山地输电塔结构模型时，首先要对工程项目进行系统分析，了解山地地形条件、线路布置及结构参数等。
通过对各种情况的分析，可确定模型的整体设计思路。
2. 结构布置：根据分析的结果，确定山地输电塔结构模型的布置及主要组成部分。
根据输电线路的走向、线路的刀闸位置和走廊的布置等因素，合理安排各个部分，确保模型在视觉上的效果和实用性。
3. 材料选择：选择适合的材料进行模型的制作。
山地输电塔结构模型需要重点考虑模型的牢固度和稳定性，因此应选用韧性好、耐用性强的材料，如钢材、铝合金等。
4. 制作工艺：模型的制作工艺应符合实际施工工艺，以便更好地反映出实际情况。
在制作过程中，要注意模型的细节处理，保证模型的整体美观和仿真度。
5. 定位固定：为了保证模型的稳定性和可展示性，要对模型进行定位固定。
可以采用地脚螺栓、支柱等方式，确保模型在展示过程中不会发生倾倒或摇晃。
三、模型制作经验1. 合理使用比例：在进行山地输电塔结构模型的制作中，要对模型的尺寸进行合理的缩放，以适应展示的需要。
一般来说，尺寸的比例为1:50或1:100，能够较好地反映出模型的结构特点。
2. 注意细节处理：在制作模型时，要注重细节处理，尽可能还原实际的线路布置和塔结构。
模型的细节包括线路的走向、线路的铁塔结构、刀闸位置等，这些细节对于模型的仿真度和实用性来说都非常重要。
3. 模型稳定性保证：山地输电塔结构模型的稳定性是制作过程中需要特别注意的问题。
要保证模型在展示时不会发生倾倒或摇晃，需要在制作过程中加强模型的支撑结构，增加模型的重心，确保模型的稳定性。
山脉地形迎风面输电线路风偏响应特性
山脉地形迎风面输电线路风偏响应特性作者：刘春城孙红运来源：《振动工程学报》2022年第04期摘要：基于計算流体动力学（CFD）方法，得到了山脉迎风面输电线路横向和竖向平均风速，研究了线路架设位置、杆塔呼称高、山脉坡度三种因素对输电线路风速的影响。
建立了跨越山脉的四档输电线路有限元模型，分别利用山地风速和平地风速计算线路风偏响应，得到风偏角增大百分比。
同时利用响应面方法建立了三种因素和风偏角增大百分比的二次回归方程。
研究表明：当线路越靠近山脊，杆塔呼称高越高，线路风偏越严重。
对于架设在山脉总高度3/4以下的线路，设计时可以适当减小设计风速，既保证线路风偏安全性又可提高经济性;架设在山脉总高度3/4以上的线路，应适当增大设计风速，以提高输电线路风偏安全性。
关键词：风致振动;输电线路;山地风场;风偏响应;响应面方法中图分类号：TU312-.1;TM752+.5文献标志码：A文章编号：1004-4523（2022）04-1020-09DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2022.04.026引言中国的地理位置和地形特点导致很多输电线路架设在山区环境中。
受山体的影响，山地风场与大气边界层风场存在很大差异。
在山脉迎风面，由于山体的阻挡，会导致来流风的横向风速显著减小，使线路风偏减小，对线路风偏有利。
但是由于爬坡加速效应，又会产生很大的上升气流，竖向风速显著增大，会对输电线路风偏产生不利影响。
在横向风和竖向风的共同作用下，迎风面处输电线路风偏特性及计算方法与平地有很大差别。
影响这种差别的主要因素包括线路架设位置、杆塔呼称高、山脉坡度。
目前国内外学者大多数关于输电线路风偏响应的研究都基于平坦地貌边界层风场[1-4]。
De Bray利用风洞试验的方法对单山坡地形下的越山风效应进行了研究，针对陡坡和缓坡两种情况研究了坡度对风场特性的影响[5]。
Bowen等、Lubitz等、Neff等研究了山体坡度、风向角、山体粗糙度等因素对加速效应的影响，但山体模型都是比较简单的山丘，并未考虑山体长度[6-8]。
铁塔的计算机模拟放样系统的设计
铁塔的计算机模拟放样系统的设计
牛永生;李枫
【期刊名称】《郑州纺织工学院学报》
【年(卷),期】2000(011)001
【摘要】阐述了铁塔计算机模拟放样系统设计的总体设计思想及设计中应重点考虑的问题，讨论了铁塔主要构件（角钢）数学模型的建立及相关的算法，对于放样过程模拟软件系统各模块的设计也作了概括介绍。
【总页数】4页(P32-35)
【作者】牛永生;李枫
【作者单位】郑州纺织工学院机械系;郑州纺织工学院科研处
【正文语种】中文
【中图分类】TM753
【相关文献】
1.基于AutoCAD平台的输电线路铁塔计算机辅助放样系统的研究与开发 [J], 应松;周钢;范美仁;黄慧琴
2.如何在铁塔卧式试组装中检验铁塔三维放样的准确性 [J], 钟伟
3.如何在铁塔卧式试组装中检验铁塔三维放样的准确性 [J], 钟伟
4.高压输电线铁塔的计算机辅助放样系统设计的研究 [J], 宗志坚;吴明华
5.基于C/S模式铁塔放样数据与角钢优化下料系统设计研究 [J], 朱赟;邓新敏
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
山地输电塔模型计算机仿真分析
本文针对2019年第十三届全国大学生结构设计比赛中山地输电塔结构模型设计与制作。
将计算机仿真分析引入结构设计竞赛，有助于提高结构设计竞赛的分析和设计水平，对推动相关专业本科教学具有一定的指导意义。
标签：仿真分析;约束条件;结构大赛;结构优化
结构设计比赛已被列为全国大学生科技创新赛事之一。
该赛事主要针对工程及相关专业的在校大学生，非常具有创造性和挑战性，巩固和提高学生的专业知识，培养学生的创新思维，应用和实践能力，强化团队意识和协作能力有很大帮助作[1] 。
比赛中对模型进行设计优化，让结构受力最优，能体现参赛者的工程技术程度和智慧[2] 。
文章以2019年第十三届全国大学生结构设计竞赛为背景，从材料特征、结构选型等方面，阐述了竹质结构模型设计优化的相关步骤和方法，并利用MIDAS分析软件对大赛模型优化选型提供有效思路。
1、赛题简介
1.1模型概述
要求设计并制作一个山地输电塔模型（以下简称“模型”），通过螺钉将模柱支腿固定在400 mm×400 mm×15 mm（长×宽×厚）的竹模上，模型的底面固定在薄模中心250 mm×250 mm正方形的正方形中，如图1a所示，底板中心点为o 点。
“高悬挂点”也可用作“水平加载点”低悬挂点应该是模具最远的外伸（悬要设计和制造山地输电塔模型），必须在模型上安装两个“低悬挂点”和一个“高悬挂点”臂）点，间隔薄模表面的高度应该在1000 mm～1100 mm的范围内。
底部表面上两个低悬点的投影应分别位于低悬挂突出部分，如图1a所示，分别位于上部和下部扇形环的阴影区域;底部悬挂点的高度应在1200mm～1400mm范围内，薄模表面的投影距离o不应大于350mm，高悬挂点应为模型的最高点。
模型低悬挂点和高悬挂点（和水平加载点）的垂直位置如图1b所示。
1.2加载概述
荷载施加分三级，一、二级加载均为挂线荷载，分别在指定导线的加载盘上码放砝码，三级加载是通过侧向加载指导线施加侧向水平荷载。
1.3 材料物理力学性能
（1）竹材结构模型竞赛常用的竹材为竹皮和竹杆件，是专为制作结构模型而研发的材料，常常被用于各级结构模型竞赛中[3.4]。
（2）502胶水在用竹皮竹条制作结构模型时，会用到502胶水粘结材料。
502胶水是一种合成的单组份瞬间固化粘合剂，具有价格便宜、便于操作、粘结强度高、粘结时间短等特点;但502胶水具有一定的毒性，固化以后毒性降低，因此学生在用502胶水制作结构模型时要做好防护工作。
在制作模型时，有参赛者会用竹皮蘸502胶水的方法来提高竹皮的抗拉强度，本文不考虑竹皮蘸过502胶水后的密度和抗拉强度的变化。
在实际模型制作过程中，操作者应控制好502胶的流出量和均匀程度，以增大接触面积和提高粘结强度。
[5]
（3）湿度、线膨胀系数竹皮抗拉强度受空气湿度影响较小，加之结构设计大赛均在室内进行，故不考虑湿度影响。
另外，此模型亦不考虑温度影响[6] 。
2、山地输电塔模型有限元模型
2.1计算模型简化
本文采用MIDAS GEN软件建立典型模型，本文并不针对某个作品进行分析，仅是建立具代表性的拱橋模型，并通过改变有关参数，得出各级载荷条件下山地输电塔模型的受力影响。
其结论在一定的适用范围，对工程设计具有一定的参考价值。
2.2边界条件
模型柱脚用自螺丝钉牢固于长×宽×厚为400mm×400mm×15mm的竹底上，模型底面长度限定在底板中心边长为250mm的正方向区域内。
边界条件设置为固接。
3、加载及结果分析
3.1分级加载
根据比赛规则，本文选取低挂点1（节点19），在其上挂砝码6.0kg，即一级加载;一级荷载保持，分别在低挂点2（节点18）及高挂点（节点9）上挂砝码12kg施加二级荷载，一、二级荷载保持，在模型“水平加载点”通过“砝码+引导绳”的方法施三级加侧向水平荷载，荷载大小取4kg。
依次施加各级静力荷载类型：空载（自重）、一级加载（自重+第一级荷载）、二级加载（自重+第一级荷载+第二级荷载）、三级加载（自重+第一级荷载+第二级荷载+第三级荷载），利用MIDAS结果分析梁构件受力情况（如图3）。
3.2结果分析
对比可知在整个加载过程中，塔身部位相应受力、应变较小;高挂点在整个
加载过程中受力和形变变化不大，尤其在三级加载过程中，高挂点依旧能够保持相当的强度、刚度与稳定性;低挂点1（节点19）涉及梁单元33、34、35、36在一级加载情况下受力及形变较大，低挂点12（节点18）涉及梁单元37、38、39、40在二级加载及三级加载情况下受力及形变显著，尤其在三级加载情况下尤为明显。
该结论表明模型构建过程中低挂点1、2所连接梁单元应采用刚度较大杆件，模型杆件尺寸选择时可选用如圆柱状或圆筒状加固。
4、结论
（1）结构设计模型源于工程实际，结构优化设计应结合工程实际，随着赛题与实际结合越来越紧密，需要对模型进行有效简化，以抓住主要矛盾进行分析;
（2）通过对实际复杂模型的简化，在满足大赛命题的要求下，进行有限元仿真模拟，以提高分析程度和设计质量，同时有针对性的开展模型制作，加快建造模型速度，节省相关材料。
参考文献：
[1] .徐龙军，李洋，许昊.全国大学生结构设计竞赛赛题分析及建议[J].高等建筑教育，2012，21（3）：148-150
[2] .暴伟，朱珊，胡忠君.从大学生结构设计竞赛看创新平台建设与人才培养[J].吉林省教育学院学报，2015，31（9）：17-19.
[3] .付善春，尹祖兴，杨倩文，等.竹材构件材料力学性能及承载力研究[J].河南工程学院学报（自然科学版），2017（4）：49-52.
[4] .项昌军，陈跃，童晨希，等.竹材大跨度屋盖结构模型设计及理论分析[J].宁波工程学院学报，2017，29（4）：32-37.
[5] .李隽逸，刘志威.大学生结构设计竞赛之竹材桥梁结构分析[J].现代商贸工业，2018（7）：195-196.
[6] .曾德军.竹材结构墙体热特性实验研究[D].湖南大学，2011.。