输电线路铁塔曲臂T节点的增强方法及受力特性

为增加猫头塔塔头横梁刚度,在横梁与曲臂梁连接处设置斜撑的增强措施.基于相似原理,设计缩尺模型,开展增强前后曲臂T型节点承载力及变形特性的试验研究,建立原型空间塔架T节点有限元模型,分析了增强措施对曲臂T节点传力机理、刚度以及承载力特性的影响规律.结果表明:设置斜撑后, T节点整体性提高,横梁上的导线竖向荷载通过斜撑传递至曲臂;结构刚度提高了近1.5倍,说明设置斜撑是提高猫头型输电塔曲臂T节点刚度的一种有效方法.     

某特大桥吊装扣塔系统主体结构的力学分析

文章以朔准铁路黄河特大桥为例,对该桥吊装扣塔系统塔架结构力学性能做有限元分析,用以评定桥梁的实际工作状态以及承载性能是否符合设计要求.该文针对施工工况和施工荷载设计了多种计算工况,在各计算工况下对扣塔系统整体结构进行了刚度、强度分析,给出了结构变形(位移)和应力分布计算结果,并对该结构在施工荷载作用下的强度、刚度进行了分析和判定.     

螺栓连接对外力荷载下输电塔的影响

为保证送电线路的安全运行,在输电塔设计过程中需对沿线的气象情况进行等效外力荷载的转换并模拟验算.传统的结构有限元分析方法通常将角钢间的螺栓连接简化为刚接或铰接,忽略其滑移、偏心效应,在进行外力荷载下的输电铁塔的力学特性分析中存在较大误差.基于ANSYS软件,在考虑塔身斜撑杆螺栓滑移的初始滑移模型的基础上,进一步引入塔腿和塔头部位螺栓连接的影响,建立了改进滑移模型,数值结果同时与初始滑移模型和两种传统模型进行对比.首先通过全尺寸塔的动、静态试验结果验证了新模型的合理性,进而研究最大工作荷载工况下的模型响应.结果表明:改进滑移模型优化了弯曲模态频率的预测,并能够真实模拟输电塔的变形和轴力情况.螺栓连接的影响程度还与荷载组合工况相关,对于分析最危险的导线断线工况,考虑塔腿和塔头螺栓连接的影响十分有必要.     

输电工程塔头、K节点、瓶口与身部加固的分析及应用

2008年元月,我省邵武地区遭受严重冰灾。受灾铁塔大量损坏,经研究受损铁塔的损坏情况,特别是酒杯直线塔、猫头直线塔,大跨越档距直线塔,受弯受扭受剪严重,提出采用高强优质钢材K接点加固铁塔技术;K接点原是个平面,改为棱台形立方箱体桁架,既增强挤压受力系统、又增强抗弯抗扭受力系统;加固塔身上部瓶口横隔面推荐结构更为稳定结构横隔面,塔身上部至塔头选用高强优质钢材壁厚斜材A3F、16Mn、Q345、增强抗弯抗扭受力加固铁塔。同时主材优选Q345、Q390或着优选高强优质钢材Q420、Q460;增加强度与刚度铁塔;同时并考虑优质钢的易脆性。提高塔身的整体刚度、钢材料局部稳定、强度和抗扭、抗剪能力、冲击破坏荷载2.0倍。整体承载能力、总体结构更趋稳定性。     

滑坡区输电塔线体系抗变形能力及动力响应分析

滑坡区输电线路由于风荷载作用产生的附加内力,承受地表变形能力大幅降低,极易发生断线、倒塔等事故,因此对输电塔线体系在风荷载和地表变形作用下进行安全性研究具有重要意义。以滑坡区某220 kV输电线路为研究对象,建立两塔三线体系有限元模型,并通过Kaimal谱和线性滤波法建立风荷载模型,对输电塔线体系在无风工况下的抗变形能力和设计风速工况下的动力响应进行分析。结果表明,在无风工况下,塔腿的沉降变形对输电塔线体系的影响最严重,铁塔发生屈服的杆件主要位于塔脚点、第一横隔材与斜材连接点以及第一横隔材与主材连接点;在设计风速条件下,塔线体系大部分工况仅能承受正常无风工况下的塔腿变形的60%～80%,垂直于线路方向的双腿沉降工况抗变形能力下降得最严重,仅能承受正常工况的30%,同时,塔线体系导、地线的应力以及塔头的位移均会在动力响应达到峰值时超限,从而导致塔线结构失效。     

斜柱塞斜盘式轴向柱塞泵锥形缸体设计校核方法及结构优化

针对斜柱塞泵锥形缸体较直柱塞泵柱形缸体结构及受力更为复杂的特性,考虑到现有的柱形缸体设计与校核方法不能较好适用于锥形缸体的实际情况,在柱形缸体设计校核理论的基础上,推导出适用于斜柱塞泵锥形缸体结构的泵的排量要求、缸体强度及刚度、缸孔与柱塞接触强度、最大相对速度、最大比功率校核公式.以锥形缸体体积最小作为优化目标函数,建...     

隔膜泵介杆强度及稳定性分析的研究

氧化铝行业所用隔膜泵多为高压大流量隔膜泵，介杆作为连接动力端与液力端的重要元件，需要合理的结构型式及完整的强度校核方法。在对三缸单作用隔膜泵介杆理论分析的基础上，结合材料力学杆件稳定性分析理论，采用ANSYS软件完成不同加栽方式的对比分析，得出较合理的介杆强度校核和稳定性分析方法，对隔膜泵用杆件类零件的设计研发具有一定的理论与指导意义。     

输电塔-线体系覆冰增长动态响应分析

为了有效分析输电线路在覆冰作用下的正常运行情况,针对重覆冰区气象特征,结合旋转圆柱覆冰增长模型对覆冰区域进行12 h覆冰荷载及风荷载的计算;根据110 kV输电线路特征,采用梁杆分析单元,建立多塔塔-线耦合有限元模型;然后,基于有限元法(FEM)分析软件ANSYS进行覆冰增长动态响应分析.研究表明：在12 h覆冰过程中,线路整体运行平稳,不会出现失稳倒塔现象;不均匀档距和高差在顺线路方向对杆塔影响较大,12 h覆冰过程中杆塔塔头最大应力分别超过标准杆塔7.6%和12.2%;转角由于横向力作用对杆塔扭转影响较大,12 h覆冰过程中转角10°和15°的杆塔塔身最大应力分别超过标准杆塔98.5%和192.4%;线路中不均匀档距、转角及高差产生的不平衡张力是导致杆塔变形增大的主要原因.分析结果同线路实际运行情况相符,可用于架空输电线路覆冰可靠性分析和指导线路除冰.     

不同工况下螺栓连接梁有限元仿真分析与强度校核研究

为研究螺栓连接梁在不同危险工况下的结构强度及安全性,本文采用了仿真和理论相结合的方法,对受偏心载荷的螺栓连接梁危险工况进行综合分析。并针对仿真结果中应力较大的螺栓部分采用了建立子模型的方法进一步仿真分析,以确保横梁结构安全可靠。使用了力线平移定理对横梁所受载荷进行简化,并对横梁进行强度校核。研究结果表明：（1）横梁在危险工况下各结构均满足强度要求,且不同危险工况对横梁结构的变形及应力影响较小;（2）螺栓预紧力是导致螺栓结构产生较大应力的原因,而外载荷对螺栓结构的影响较小;（3）在忽略螺栓结构对横梁结构的影响后,横梁强度校核结果与仿真结果近似相同,且均满足材料的强度要求。综上所述,通过仿真分析及理论强度校核均可证明该螺栓连接梁在各工况下均能满足强度需求。同时该研究也为后续研究该类型横梁提供一定的仿真及理论依据。     

深水井环空圈闭压力管理方案研究

除油套环空外,深水油气井套管环空圈闭压力无法释放,易造成套管挤毁等事故发生,需对环空圈闭压力进行管理,保障油气井生产安全。计算深水井在温度差下的环空圈闭压力,优化分析适用于深水的环空圈闭压力防治方法,结合管柱强度校核标准,建立深水井套管柱强度校核方法,最终形成环空圈闭压力管理设计方法。对于深水油气井,适用的圈闭压力防治方法为A环空压力释放、通过地层进行压力释放和套管外安装可压缩泡沫;考虑环空圈闭压力时,套管柱强度优选应同时采用平衡法和非平衡法进行套管强度校核;综合考虑防治方法和油套管强度校核结果,最终确定A环空圈闭压力控制范围,深水井环空圈闭压力管理方案研究对深水油气井安全高效开发提供技术支持。     

基于ANSYS的超大型塔式起重机底盘结构的强度校核

利用ANSYS有限元软件的APDL语言对塔机底盘结构进行参数化建模、添加边界条件及加载求解。获得了工作和非工作状态下底盘结构的最大应力和总体最大变形,完成了对底盘结构在3种不同工况下的静强度校核．     

低温风洞防护结构设计与强度校核

防护结构作为低温风洞内绝热系统的一个重要的子系统,具有隔绝绝热单元与低温介质,降低冷量损耗,形成气流通道的作用。然而,其在风洞运行过程中不断承受着风洞运行的低温载荷和交变压力载荷,为此,本文重点开展了防护结构设计和强度校核研究。首先,对防护结构进行了总体设计,明确了各部件尺寸和材料;然后,建立了防护结构三维有限元模型,根据低温风洞运行的最恶劣工况对防护结构进行了强度分析;最后,对防护结构进行了低温环境下的交变压力冲击试验。结果表明：设计的防护结构满足风洞运行工况下的强度要求,但在支撑件附近存在冷量损耗,这对我国将来自主开展大型低温风洞的设计建设具有重要的借鉴意义。     

覆冰舞动下500 kV猫头铁塔损伤分析及改造技术

500kV猫头塔在我国超高压输电网系统中发挥着重要的作用,但其在覆冰舞动条件下的倒塌事故频繁发生。针对覆冰舞动条件下输电铁塔杆件内力的准确计算问题,本文首先引入超静定结构的概念,提出了一种基于n次超静定结构的杆塔内力求解方法;然后根据导地线参数推导出了覆冰舞动条件下挂线点的受力情况;最后基于铁塔桁架结构和载荷分布的对称性,将全塔模型简化为1/4模型进行内力计算,并对螺栓组的连接强度进行校验。以500kV宜兴Ⅰ回线路141#为例,对新方法的计算准确性进行验证。结果表明：内力计算值与仿真值之间的偏差均小于10%;采用新方法能够实现薄弱点的准确定位,并对薄弱点周围的螺栓组采取补强措施。该研究对今后的舞动区铁塔设计和改造具有一定的指导意义。     

基于频率控制的多约束风电塔优化方法

提出了基于频率控制的多约束单管型风电塔优化方法.塔架简化成悬臂梁结构,其横截面参数作为设计变量,以最小化材料体积为目标函数,按照将塔架设计成刚-刚或刚-柔或柔-柔不同类型的要求设定塔架的固有频率约束,采用专业软件Bladed计算风荷载,按照风电塔规范考虑强度、稳定性和疲劳等约束,这使得优化结构更符合实际设计.考虑到采用Bladed荷载计算工作量很大,整个优化过程分为几个阶段,在每个阶段的开始,以前一个阶段的优化设计作为初始设计,并重新计算结构荷载,在该阶段内于固定荷载下用移动渐近线法(MMA)求解优化问题改进设计,所需的固有频率、强度及疲劳约束灵敏度采用解析法获得.对一现有塔架进行优化以说明方法的有效性.根据塔架固有频率和风机工作转速之间的关系,发展了高风电塔的分类.在此基础上,结合提出的优化方法,可以帮助设计者判定在指定高度和机型下哪种类型塔架更合适,为塔架概念设计提供有价值的参考.     

板式精馏塔课程设计多媒体软件的研制

以Dreamweaver，C^ Builder为工具，开发出化工原理板式塔课程设计多媒体CAI应用软件。应用该系统，可完成塔设备设计的工艺尺寸计算、流体力学验算、附属设备选型、负荷性能图及设备装配图的绘制等整个设计任务。它具有界面友好、操作简单、使用方便、交互性好等特点，适用于塔设备设计的教学。     

基于SMA阻尼器的输电塔风振控制

 根据SMA 阻尼器的工作原理和输电塔的振动特性,提出应用SMA 阻尼器对输电塔风致振动进行控制。应用有限元软件建立输电塔和阻尼器的有限元模型,基于Matlab 软件,采用线性自回归滤波器法模拟随机脉动风荷载的时程样本;应用能量法计算所需阻尼器数量,根据阻尼器的工作原理和输电塔结构特点设计不同的阻尼器布置方案;对不同方案进行结构风致振动瞬态响应仿真,提取各方案控制点位移和加速度时间历程进行比较分析。模拟了多种风荷载,进一步对各方案的控制效果进行了对比分析。结果表明:SMA 阻尼器对输电塔风振控制效果较好;将阻尼器布置在塔头上,可有效控制塔顶位移,减振率在28%以上;在塔身上布置阻尼器,可有效控制塔顶加速度,减振率在66%以上。通过综合比较,选出了阻尼器的最佳布置方案。     

塔桅结构动力性能试验研究与计算分析

塔桅结构是一种高耸结构,被广泛运用于广播电视塔、输电塔及通信塔等领域.在风荷载、地震荷载等动力荷载作用下,塔桅结构容易遭到破坏,因此十分有必要开展塔桅结构的动力性能研究.设计制作了塔桅结构的试验模型,并进行了动力性能测试.在此基础上利用有限单元法对塔桅结构进行了模态分析,得到了塔桅结构的前三阶固有频率,再将两者结果与根据瑞利能量法求得的解析解进行比较,得到以下结论：3种方法测得的前三阶自振频率数值较为吻合,尤其是第一阶频率吻合得最好,说明试验模型较为合理.     

水泥混凝土路面板厚度设计验算标准研究

主要介绍了水泥砼双向拉伸强度研究的重要结果及其在路面板厚度设计中的应用研究;通过对路面开裂、断板等病害的分析,提出了以砼双向拉伸强度为验算标准的路面板厚度设计建议。     

斜撑角钢杆对输电铁塔受力状态影响

输电杆塔作为复杂的格架式结构,杆件众多,目前并不明确各杆件对杆塔整体承载性能的影响,通过有限元仿真分析,系统研究某三档四塔塔线体系在风载作用下的应力分布情况,并结合某倒塔现场,确定杆塔支撑杆件对杆塔整体受力状态及稳定性的影响。研究结果表明:当杆塔完好连接时,在风载及覆冰作用下杆塔最大应力点处于塔脚位置。当杆塔横隔面处缺失1根斜材时,应力最大点转移至横隔面主材处;横隔面处缺失2根斜材时,应力最大点出现在横隔面辅材处。相比杆塔完好连接,当杆塔横隔面处分别缺失1根、2根斜材时,在风载作用下应力最大值增加61%、49%,在风载、覆冰和脱冰耦合作用下,应力最大值增加130%、230%。缺失2根斜材时,横隔面多根杆件会因为过载而出现弯折,引起杆塔由横隔面处弯折倒塌。研究结果对输电杆塔的结构设计、局部强化以及输电线路日常运维具有一定的参考价值。