架空输电线路的舞动幅值分析与试验研究

针对河南尖山真型输电线路的导线舞动试验情况,采用悬垂导线单自由度模型分析了导线舞动幅值及其影响因素,以及风速、线路档距和舞动阶次对舞动幅值的影响,并结合真型输电线路的导线舞动试验基地所测数据,验证了导线舞动幅值与风速、线路档距和舞动阶次的关系.结果表明,在起舞风速与发生最大幅值舞动时的风速之间,导线舞动幅值随风速增大而近似呈线性增长,导线舞动幅值与线路档距的平方成正比,与导线舞动阶次的3次方成反比.由真型输电线路的导线舞动观测数据可得:当风速大于且持续大于7m/s时,试验线路可形成稳定的导线舞动;最大舞动幅值出现在连续大风速时,发生最大幅值舞动时的风速为10~13m/s,观测到的导线最大舞动幅值为7.4m.     

一种在线监测导线舞动的张力测量系统的设计

根据导线舞动和导线张力变化的关系,设计一种实时监测导线张力变化的装置,长期对导线的舞动状态进行监测.分析导线轴向张力的变化与舞动幅值的力学模型,并结合相应的传感器设计相应的检测系统.理论分析和实际试验表明,这种张力检测装置对输电导线的舞动可实时监测,在线分析导线受力情况,可以避免2/3以上的舞动产生的电网事故.     

覆冰单导线舞动非线性数值模拟

为研究覆冰导线的舞动响应,针对覆冰导线所受空气动力的非线性和导线大幅运动的几何非线性,采用具有3个平动自由度和1个扭转自由度的两节点索单元,建立了考虑空气动力荷载与位移和速度耦合的舞动分析有限元模型。采用对加速度中心差分、对速度向后差分的时间积分法对舞动进行非线性数值求解。利用MATLAB编制了相应的计算程序。通过对算例的舞动数值模拟验证了该方法与程序的正确性;且具有较高的计算精度及效率;并利用该方法研究了风速对舞动的影响。研究结果表明在初始攻角不变的情况下,随着风速增大,导线的振幅不断增大;但导线竖向振幅增幅较大,水平向振幅增加较小;当风速增大到一定程度,竖向振幅增加开始变得不明显,振幅最终趋于稳定值。     

覆冰八分裂导线舞动过程中的次档距振动研究

通过数值分析的方法分析了八分裂导线的次档距振动现象和特征,对比数值模拟结果,寻找各子导线间的运动轨迹及舞动幅值的异同。结果表明覆冰八分裂输电线路各子导线在不同风速下舞动的方向均相同,但因受尾流干扰和气动载荷的影响,子导线在不同的风速下振动的幅值不相同,其舞动时程图极限为一个斜椭圆形。可见覆冰八分裂导线舞动过程中的次档距振动,可能会导致子导线发生碰撞,从而对特高压输电线路的安全运行造成危害。研究结果为特高压输电线路的舞动原理的研究和防振提供参考。     

覆冰四分裂导线舞动数值模拟方法

 覆冰四分裂导线舞动问题严重威胁超高压线路的安全运行,研究舞动理论可有效推动防舞技术的发展。采用具有3 个平动自由度和1 个扭转自由度的两节点索单元模拟分裂导线各子导线,利用空间梁单元模拟间隔棒,建立可考虑子导线尾流效应的舞动分析有限元模型。采用对加速度中心差分、速度向后差分的时间积分法对舞动进行非线性数值求解,利用Matlab 编制相应的计算程序,运用该方法对典型算例的舞动进行数值模拟。通过数值模拟分析比较了考虑子导线尾流影响和不考虑子导线尾流影响情况下导线的舞动。结果表明：该方法可有效模拟覆冰四分裂导线的舞动特性,编写的求解程序具有较高的计算精度和效率,可为舞动防治技术的研究提供参考。     

覆冰分裂导线舞动的ANSYS有限元分析法

为分析覆冰分裂导线舞动时的应力变化情况,研究导线舞动和指导连接金具设计,根据现有比较全面的三自由度导线舞动模型,利用ANSYS有限元软件建立了山西地区典型的紧凑型输电线路覆冰导线的舞动模型。利用该有限元模型对6分裂覆冰导线的舞动情况进行了动态仿真,输出了导线舞动时变化图像,可以直观的看到舞动时导线和间隔棒内部应力分布,为研究导线舞动及设计连接金具受力提供有力支持。     

架空输电线的找形及舞动分析

提出一种高效率的多跨度架空输电线覆冰舞动的简化有限元分析方法.基于有限元程序ANSYS/LS-DYNA,建立用弹簧代替塔对输电线作用的弹簧-输电线模型,给出了考虑初始架线构型和覆冰荷载的混合找形法,利用CFX数值风洞技术对覆冰导线各攻角下气动特性进行CFD数值模拟得出升力系数曲线,进行了多跨度架空输电线的简化舞动分析和有效性验证.基于本方法对1 000kV汉江大跨越架空导线的覆冰舞动进行了仿真计算,得出风速和初始凝冰角控制舞动发生的结论.     

正弦风场覆冰导线静态气动力系数

为研究脉动风场对覆冰导线气动力特性的影响,基于流体动力学软件Fluent,计算了新月形覆冰导线在正弦变化风场下的气动力系数,并与定常风场下的模拟结果进行比较;分析了脉动风的频率和幅值对气动力的影响.结果发现:气动力系数也呈正弦规律变化,其平均值(或绝对值)大于定常风场下的数值,二者随攻角的变化规律相同;脉动风频率大于1 Hz(短周期脉动)时,随频率的增加,气动力系数出现峰值的时间前移,阻力系数和扭转系数的平均值明显减小,幅值变化增大,升力系数的平均值则明显增加,幅值变化减小;脉动风幅值增加时,气动力系数明显增大,且其前半周期随幅值的变化比后半周期的变化要大,具有不对称性.因此工程中预测由导线舞动导致的塔承受载荷以及输电线路防舞设计时,应考虑脉动风场气动力系数对舞动的影响.     

覆冰四分裂导线舞动过程中的次档距振动研究

采用数值方法对典型覆冰四分裂导线舞动过程做了模拟,重点分析了导线舞动过程中的次档距振动现象和特征,根据数值模拟结果探讨了覆冰四分裂各子导线之间驰振幅值和轨迹等特征的差异.结果表明,在舞动过程中,导线除整档运动外,还会发生档内振动,且各子导线舞动轨迹均存在差异.研究结论对四分裂导线驰振机理的研究及防振有一定的参考意义.     

覆冰导线舞动数值仿真分析

利用ABAQUS有限元分析软件,通过欧拉梁单元的自由度释放和设置材料为不可压缩,模拟得到具有扭转自由度的覆冰导线的索单元,进一步利用用户自定义单元模拟覆冰导线所受的阻力、升力和扭矩空气动力载荷,分析了覆冰导线的舞动现象,并通过覆冰单导线与覆冰双分裂导线舞动模拟算例验证了方法的正确性。模拟研究了覆冰初始攻角、线路档距和导线初始张力等因素对覆冰导线舞动的影响规律。所得结果对覆冰导线舞动和防舞技术的研究具有一定的参考价值。     

单层平面索网幕墙结构非线性分析

针对单层平面索网幕墙结构静力分析的特点,提出了二节点直线杆单元有限元模型。建立了非线性有限元基本方程,利用Newton-Raphson法进行计算,编写了相应的有限元程序。结合实例对索网结构的位移和应力进行了计算分析,并与ANSYS软件计算结果进行了对比,二者吻合较好。分析结果表明此单元模型有较好的精度,能适用于单层平面索网幕墙结构的非线性分析。     

用板壳单元法对四孔地道桥的空间受力分析

地道桥在正常运营和顶进施工过程中的空间受力分析是设计地道桥的重要过程,从板壳元的有限元模型四节点平板薄壳矩形应力单元和弯曲单元出发,分析编制了地道桥分析主程序进行地道桥空间受力分析,通过算例与ANSYS6.1计算相比较,验证了程序的正确性,并由此计算了一四孔地道桥。     

矩形波导中沿E面均匀多介质柱散射特性分析

本应用有限元一边界元耦合法数值分析了矩形波导结中沿E面均匀的多个任意截面形状介质柱的散射特性，对介质柱所在区域和除去介质柱后的空气区域分别用有限元和多连域问题的边界元法进行了分析．为了验证本方法的正确性，编制了一个通用的计算机程序，对一个算例进行了计算，结果与献值一致．     

有限元刚度矩阵的压缩存贮及组集

基于细胞元索引存贮方案，提出一种仅组集有限元刚度矩阵中非零元素的方法，该方法最突出的特点是计算所需内存空间与有限元网格节点和单元的编号模式无关，适于进行自适应网格细化有限元分析。针对刚度矩阵的一维压缩存贮格式，对稀疏矩阵直接解法和预处理共轭梯度法进行探讨，并编制相应的计算机程序对某地铁车辆有限元模型进行分析，计算结果与ANSYS5．7的计算结果相比相对误差不超过2％，说明提出的存贮方案和求解方法是正确、可靠的。     

基面力的概念在势能原理有限元中的应用

为了改进传统的势能原理有限元方法,利用高玉臣(2003)的单元刚度矩阵精确表达式,给出了一种基于基面力概念的势能原理有限元计算方法和相应的积分显示有限元列式,利用MATLAB计算机语言编制出基面力有限元计算程序,针对几个典型的平面弹性理论问题进行数值研究.结果表明,数值解与理论解相吻合.     

斜齿轮轮齿三维有限元网格自动生成及细化

有限元网洛的自动生成是有限元方法在工程中应用的重要前提。斜齿轮三维有限元网格的自动生成是十分困难和复杂的。文中根据渐开线齿轮形状持证提出了一种斜齿轮轮齿三维有限元网格自动生成的方法，并可以对生成的网格进行细化。该方法简单实用。用它编制了相应的计算机程序，只需输入齿轮的基本参数，便可以得到轮齿三维有限元网格的有关数据文件。这些文件可直接用于通用有限元软件，极大地简化了斜齿轮有限元建模过程。     

Frontal Crash Analysis of a Fully Detailed Car Model Based on Finite Element Method

This paper sets up a highly detailed finite element model of a car for frontal crashworthiness applications, and then explains the characteristics of it. The geometry model is preprocessed by Hypermesh software. The finite element method solver program selected for the simulation is LS-DYNA. After the crash simulation is carefully analyzed, the frontal crash experiment is aimed to validate the finite element model. The simulation results are basically in agreement with the experimental results. The validation of the finite element model is crucial for the further research in optimization of the automotive structure or lightweighting of the vehicle.     

考虑电磁力影响的四分裂导线舞动

导线舞动是输电线路的一种低频、长时间的流固耦合现象。舞动通常会造成线路的严重破坏,特别是在高压多分裂导线架空输电线路,舞动现象会更加复杂。虽然现有研究已经提出了一些简化的导线舞动理论;但输电线路的舞动行为仍然需要进一步分析,这主要取决于线路运行工况的细化分析。采用精细有限元法计算了四分裂导线间的电磁力,得到了一种考虑电磁力影响的四分裂导线舞动数值模拟方法。此外,重点研究了电流强度对典型四分裂输电导线舞动特性的影响,包括舞动轨迹、频率、舞动模式和振幅。同时,进一步分析了在不同档距和风速下,考虑电磁力影响的四分裂输电导线舞动特征。结果表明,电磁力对线路的导线舞动行为有明显的影响。因此,有必要考虑导线舞动过程中的电磁力影响。