风荷载下输电塔绝缘子断裂对塔体性能的影响

选用Davenport风速谱,利用谐波叠加法,模拟动风荷载.以常见500kV酒杯型直线塔为分析对象,应用有限元软件Ansys,建立3塔4跨模型.考虑几何非线性,分析10级风下悬垂型绝缘子断裂后对塔体结构性能产生的影响.分析表明,绝缘子断裂使断后仍与导线相连的塔体的塔柱等主要受力构件应力增大10%～32%,支座反力增大6%～21%.因此,风荷载与绝缘子断裂的组合作用在输电塔的设计中不容忽视.     

基于BP神经网络的悬垂绝缘子串风偏角预测模型

利用有限元方法模拟不同导线型号、导线初始应力、档距、高差等结构参数的输电线路在随机风作用下的动力响应,得到悬垂绝缘子串的风偏角.进而基于有限元模拟结果和BP神经网络构建风偏角的预测模型,将导线型号、档距、高差、导线初始应力、基本风速、保证系数作为模型的输入,悬垂绝缘子串的风偏角作为输出,通过机器学习,并采用评价指标评估其准确性,对模型进行优化.该模型可以方便快捷地预测悬垂绝缘子串的风偏角,为线路塔头绝缘设计提供依据.     

输电杆塔在风沙荷载激励下的动力响应分析

为了深入研究风沙荷载对输电铁塔的危害、提高我国输电线路整体的防灾减灾能力,以直线塔为研究对象,采用SAP2000软件模拟了杆塔结构在风荷载和风沙荷载作用下的动力响应.将风沙荷载简化为风荷载与沙粒荷载的叠加,并应用Matlab软件进行模拟.风荷载采用Kaimal风速谱和谐波叠加法进行拟合,沙粒荷载则基于动量守恒定律和沙尘暴天气等级进行简化.风荷载与风沙荷载作用下单塔结构动力响应特性的对比结果表明:风沙荷载、结构动力响应、塔顶最大顺风向位移均随着风沙荷载等级的增加而增大,且均大于风荷载单独作用.此外,最高等级的风沙荷载较同风速下风荷载作用的塔顶最大顺风向位移增加约26.94%.因此,在风沙灾害频发的区域,风沙荷载对输电线路的危害应予以关注.     

冰风耦合环境下连接金具数值仿真分析

覆冰导线受风载作用产生的动张力可能会导致金具失效断裂，严重影响电网运行安全。为评估冰风载荷对连接金具的耦合影响，数值模拟得到随机风作用下不同覆冰形式导线关键点处动张力和位移，采用有限元软件ANSYS建立精细化金具模型，对极端环境下整体连接金具应力场进行数值仿真，找出金具薄弱位置，并对危险部件U型挂环进行动力响应分析，分别探讨覆冰形式、张力变化、受力形式对U型环上应力分布影响。结果表明：连接金具在极大冰风载荷下，U型挂环最容易出现失效，最大应力值为509.02 MPa，其次是联板孔洞处与挂板弯折处。对U型环的动力响应分析中，均匀覆冰时，覆冰15 mm时U型环最大应力值为996.37 MPa，线性覆冰时，中央重覆冰超出屈服极限面积大于两侧重覆冰；在动张力作用下，当U型环间存在转动关系时要比纯张力作用下对U型环损害更加严重     

随机风作用下同塔四回输电杆塔安全性分析

针对蒙西地区220kV同塔四回路典型输电线路段,采用有限元方法模拟研究杆塔在随机风作用下的结构强度和疲劳寿命。利用ABAQUS有限元软件建立塔线耦合体系有限元模型,考虑蒙西地区地形特点,采用数值方法模拟生成随机风场,计算塔线体系的动力响应。根据计算结果确定杆塔的危险区域,建立该局部三维实体有限元模型,并与其他部分的杆梁模型组合为实体与杆梁混合模型。提取塔线体系在随机风作用下导地线挂点的支反力时程曲线,模拟实体与杆梁混合模型的动力响应。模拟研究了两种风速和不同螺栓预紧力情况下杆塔结构强度,并分析了随机风激励下杆塔的疲劳寿命。结果表明,螺栓的松弛对杆塔强度和疲劳寿命影响明显,可能是引起杆塔破坏的主要原因。     

特高压输电钢管塔疲劳寿命时域分析

根据上海某一地区风荷载的分布规律,得到各方向各风速的累积时间,模拟了风压脉动时程曲线。在输电塔塔线体系的空间有限元模型的基础上,分析了特高压输电钢管塔在风荷载作用下的响应。利用雨流计数法,得到各方向各风速作用下各杆件及连接的应力循环次数和应力幅。根据Miner线性累积损伤准则,计算得到关键节点的疲劳寿命,以推测出输电塔整体的疲劳寿命。     

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。     

沙漠区域输电线路绝缘子风偏运动分析

为研究沙漠区域输电线路绝缘子风偏的灾害机理,采用视频图像分析和光纤光栅位移传感器获得绝缘子风偏振动运动过程.研究结果表明:绝缘子风偏整个运动过程包含无规律的风偏运动和抖振运动,风偏幅度与风速值之间强相联,风偏值为1～3 m/s,抖动值为-400～400 mm;风的垂直分量引起绝缘子风偏向上运动,风的水平分量导致导线水平运动,运动过程直接加剧连接金具的磨损.研究结果为沙漠区域绝缘子风偏的灾害防治提供参考.     

煤矿井塔结构在脉动风荷载作用下的响应分析

文章简述了风荷载特性与脉动风荷载的风速时程自回归(autoregressive,简称AR)数值模拟方法,模拟了给定风速功率谱的风速时程序列,并验证其与目标谱的一致性,从而得到作用在结构模型各节点上的脉动风荷载时程样本。以某煤矿井塔结构为例,用有限元分析软件SAP2000建立其有限元模型,并用Matlab获取了井塔结构迎风面各节点上的风荷载时程信号作为动力输入。利用SAP2000软件对结构进行模态分析,并基于时程分析方法计算结构在脉动风荷载作用下的风振响应。结果表明,AR模型能有效地模拟具有空间时间相关性的节点脉动风速时程,可为结构的安全性设计或结构的改造提供参考和依据。     

东海某风场4 MW风机塔筒结构疲劳特性

海上风机塔筒长期受到风荷载等外部动力荷载作用,其应力响应相当不规则,容易发生疲劳破坏。由于每个风速工况出现的概率不同,而且塔筒在各工况下的响应也存在差异,因此有必要划分风速工况来编制疲劳应力谱。本文以东海某海上风电项目为例,建立塔筒结构三维精细化有限元模型,结合风速威布尔分布模型、雨流计数法和线性疲劳累积损伤法则,采用名义应力法计算塔筒的疲劳寿命,并与简化塔筒模型的计算结果进行对比分析,以期为风力机结构疲劳研究提供思路和参考。计算结果表明：通过划分风速工况来编制疲劳应力谱的方法是可行的;塔筒结构容易发生疲劳破坏的部位在塔筒中下部筒节之间的连接处及附近;在分析塔筒疲劳特性时采用壁厚随高度均匀变化的简化塔筒模型与精细化模型结果相差较大,会带来较大误差,因此建议建立精细化模型以合理预估风机塔筒疲劳寿命。     

动态风载荷下交叉跨越线路连接金具受力特性

为提高交叉跨越线路的安全运行水平,以某220 kV交叉跨越线路作为研究对象,利用线性滤波法模拟大风工况和正常工况下的脉动风速时程曲线,对交叉跨越线路有限元模型进行动态分析计算,然后重点对金具的受力状态进行对比分析,找到易损位置,并提出相应的改进措施。结果表明:悬垂串球头挂环连接处受到的应力最大;两种工况下应力与许用应力的比值分别为0.35和0.44,和现场实测断裂位置吻合,需要重点注意;在球头和直棒连接处加厚,安全系数由1.5提高到1.6,可有效降低金具破坏风险。     

高强度连杆螺栓的疲劳寿命分析

针对SOFIM发动机连杆螺栓出现的早期疲劳断裂现象,建立了连杆螺栓的有限元模型,利用有限元方法进行了该连杆螺栓的疲劳寿命分析,并与疲劳试验进行了对比。结果表明,该连杆螺栓杆部与头部的过渡圆弧处容易产生应力集中,造成其疲劳断裂。为此,提出了局部滚压的改进方法,经有限元分析,该改进措施可有效提高连杆螺栓的疲劳寿命。     

轿车闭锁器性能检测中模拟负载装置结构设计

闭锁器是轿车电动门锁的一个重要组成部件,在闭锁器性能检测中测量冲击力和脱滑力时,模拟负载装置要实时地提供给闭锁器拉压双向的50N被动负载。本文针对闭锁器驱动杆做20°左右的往复摆动和挂钩挂轴与锁舌孔联接的要求,提岀一种电动随动模拟负载机构,通过对挂钩和挂钩挂轴的有限元分析确定结构尺寸,设计的电动随动模拟负载装置实现了...     

台风载荷作用下输电塔线体系时程分析及补强措施

为研究±800 kV输电线路所使用的横担较长的铁塔在受到台风载荷作用时的时程响应分析,通过建立三塔两线有限元模型,基于风速不随高度变化的Von Karman谱,利用谐波叠加法生成了基准风速为50 m/s的风速时程,应用模拟的台风载荷进行时长为50 s的时程分析,共分析了风载荷45°、60°、90°作用下塔线体系的三种情况。仿真结果显示,在45°和60°风作用下,铁塔中部、塔头和塔身连接的平口处应力超过屈服强度,导、地线挂线板处所受应力也超限,铁塔在90°风作用时,塔身腰部主材和塔腿主材应力也超过屈服强度。要预防台风对铁塔的破坏,应该从上述三个部位对铁塔进行补强,在塔腿及塔腰之间增加水平材是一种有效的加固措施。     

随机风场下紧凑型线路非同期摇摆仿真分析

基于FLUENT软件分析了迎风相导线对背风相导线的风压屏蔽作用,获得了迎风相和背风相导线各子导线的风阻系数。利用ABAQUS建立了500 kV紧凑型线路的单档有限元模型,模拟了随机风场下导线的非同期摇摆过程,研究了紧凑型线路的非同期摇摆特性及相间最小距离。研究结果表明,水平布置的两相导线易在非同期摇摆时出现相间距离过小问题,且相间最小距离主要出现在导线弧垂最低点附近。根据研究结果提出了基于相间间隔棒的不同布置及相间-相地间隔棒混合布置的紧凑型线路非同期摇摆防治措施,并对提出的各方案进行了防治效果评估,给出了紧凑型线路风偏/非同期摇摆防治建议。     

220kV棒形悬式合成绝缘子电场有限元分析

在电力系统设备中,绝缘子是电气绝缘和机械固定的重要外部绝缘部件.合成绝缘子更因其具有重量轻、抗拉性好、耐污性好、日常维护量小等优点,被广泛地运用在高电压输电线路上.为了进一步掌握合成绝缘子的绝缘特点,本文在了解220 kV棒形悬式合成绝缘子绝缘结构特点的基础上,对它的电场分布进行有限元分析.首先对这种合成绝缘子进行数学...     

支柱瓷绝缘子表面裂纹应力强度因子的有限元分析

通过ANSYS实体建模方法创建了含半椭圆表面裂纹的支柱瓷绝缘子有限元模型,裂纹前缘采用三维20节点等参退化奇异单元模拟尖端的应力应变奇异性,利用1/4节点法计算了弯曲载荷作用下瓷绝缘子裂纹前沿的应力场强度因子,得出KI随裂纹尺寸、位置及载荷水平改变时的变化规律.计算结果表明:相同条件下,支柱下法兰口与底部第一伞裙之间的表面裂纹最深点具有最大的应力强度因子,且KI值随裂纹形状比的增大而减小,随裂纹深度及载荷的增大而增大.