钢铝混合门式输电塔试验方案设计与仿真研究

针对南方山地气候下易发生灾害而造成输电线路中断的问题,为了便于运输和现场快速组装,设计了一种新型高强度铝合金自立门式抢修塔.首先对该新型铝合金抢修塔进行了模态分析;然后根据实际工况并结合真型实验场设备条件确定了4种典型的试验工况,并对这4种工况进行了数值仿真分析.结果表明：抢修塔的前三阶为扭转及轴向弯曲振型,横担区域振幅较大,需要加大横担局部区域截面尺寸以增加刚度;在安装工况下,导地线与抢修塔连接部位变形较大,应加大导地线与杆塔连接处的角铝截面尺寸;在断线工况下,应优化塔线连接结构防止应力集中,且应尽量避免在极端天气下进行抢修工作.研究节省了真型实验的时间成本,并为其安全性和可靠性提供了理论依据.     

基于铁塔等效的交叉跨越架空线安全距离分析

精细化塔线体系有限元模型动态响应计算需要耗费大量计算成本,不适应于重要交叉跨越线路动态安全距离的实时计算.给出了一种输电铁塔等效刚度的计算方法,并使用等效铁塔模型建立了交叉跨越塔线体系模型.针对一220 kV交叉跨越线路架空线动态安全距离实例分析,发现等效模型在静力特性、振型和固有频率方面与桁梁模型具有良好的一致性.在...     

运转工况下风电塔抗震分析

为了研究运转工况下风电塔的地震响应及倒塔模式,使用风电塔设计软件FAST建立风电塔模型,比较停机和运转不同工况下的结构响应,并在运转工况下通过改变地震动输入方向研究不同风震组合角对结构响应的影响,得到最不利工况;使用ABAQUS建立风电塔的精细化有限元模型,将FAST计算的塔顶风荷载导入ABAQUS开展分析计算.将基于叶素理论计算的塔顶荷载与FAST计算结果进行对比,并进一步将弹性阶段ABAQUS与FAST模拟的塔顶位移进行对比,校验分析方法的合理性.利用ABAQUS模型将地震动调幅,开展倒塔模拟.研究结果表明运转工况下最不利风震组合角是90°,强震下塑性铰在塔身下部出现并向中上部发展,最终该风电塔在中上部发生破坏.     

特高压直流输电塔多尺度模拟与节点分析

为了较准确地分析特高压直流输电塔节点的受力性能,将实体单元模型和梁单元模型连接,建立输电塔多尺度有限元模型。通过与TTA模型、刚架模型及真型塔试验结果的比较分析,验证了多尺度模型的合理性。然后关注一种试验工况,利用多尺度模型对铁塔的一个关键节点进行非线性分析。结果表明,该塔破坏前,铁塔斜材已产生了局部屈曲,多尺度模型能够较真实地模拟节点板及连接杆件的受力状态,计算结果与试验数据吻合良好,可以对铁塔结构设计及试验研究提供参考。     

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。     

超级电容式混合动力汽车驱动特性分析

本文是在建立实验模型的基础上,利用MATLAB仿真软件进行计算超级电容式混合动力汽车驱动特性数据,并从功率的角度在混合动力汽车实验台上测试获取的数据与计算数据相吻合。实验证明:在特定驾驶工况下获得的特性曲线,说明了影响混合动力驱动工况的各类因素,如车重等,同时表明了仿真软件计算出的特性曲线,为混合动力汽车各种工况下研究驱动特性提供依据。     

多尺度模型下高压输电钢管塔关键节点失效模式的研究

为探究多尺度模型下高压输电钢管塔关键节点在极端气候条件下的失效模式,以某大跨越直线塔为研究背景,提出了一种在有限元软件ABAQUS中实现不同尺度单元连接的方法,并验证了跨尺度连接的合理性。建立了结构行为一致多尺度输电钢管塔模型,通过对比分析证明了多尺度模型的合理性。对输电塔可能遇到的大风、覆冰、断线三种极端气候工况进行了数值模拟,通过对数值模拟结果的分析,得到了不同工况下输电塔关键节点的失效模式,为高压输电钢管塔的设计和维修加固提供了可靠的依据。     

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.     

基于构造节点模型的输电铁塔有限元分析

为获得较为理想的输电铁塔建模模型,本文对输电铁塔各种常见螺栓连接节点进行了研究,建立了各种常见螺栓连接节点的简化模型,利用各种构造节点模型来模拟铁塔节点的真实受力情况.文中建立了桁梁模型和考虑构造节点的模型,将其仿真数据与真实实验铁塔进行了比较.结果表明,考虑构造节点的模型的误差明显小些,铁塔主材处两模型的误差值相对变化较小,在斜材、辅材等处,考虑了构造节点的模型比桁梁模型相对于真塔实验值的误差总体明显减小.在一些特殊试验点,误差减小幅度很大,这充分说明了构造节点对铁塔的影响不可忽视,也说明了构造节点模型在铁塔建模中的有效性.     

不同加载方式对输电铁塔风致响应的影响

为了评估高压输电塔线体系在强风作用下的安全性能,采用数值模拟方法研究不同建模思路对杆塔力学性能的影响。首先,采用ABAQUS软件建立了500 kV输电线路“一塔两档线”的有限元模型,并利用Kaimal谱模拟随机风速。然后分别建立塔线分离、塔线耦合动力加载方式和等效静力加载方式三种风致响应模型,研究典型工况下不同加载方式对杆塔力学性能的影响。结果显示,三种模型得到的危险区域均一致,只是最大数值稍有差异。塔线耦合效应会使杆塔的应力、位移响应波动频繁,采用动力学加载的结果数值均大于等效静力加载,但等效静载模型计算效率最高,可作为后续杆塔轴力计算和螺栓松动研究的优先选择。     

基于一阶高斯-马尔科夫模型的IMU零偏相关时间对GNSS/INS组合导航结果的影响

GNSS(global navigation satellite system)/INS(inertial navigation system)组合导航中,Kalman滤波的最优估计性能受状态模型及其参数设定影响。IMU(inertial measurement unit)的零偏和比例因子误差通常建模为一阶高斯-马尔科夫过程,而模型中的相关时间参数比较难以获得且影响不明确。因此,以IMU零偏模型为例,通过仿真低中高三种不同精度等级的IMU数据,并对比仿真GNSS中断内的导航漂移误差,研究了相关时间参数对GNSS/INS组合导航结果的影响。结果表明:当相关时间参数接近其真值时,组合导航结果在总体上趋于最优表现;中高等级IMU的加速度计零偏相关时间的影响相对较大;但总体来说,相关时间对组合导航结果影响较弱。该研究成果可为后续IMU误差模型的参数设定和优化策略设计提供一定的实验依据和研究基础。     

喷淋方向对船舶I型脱硫塔内部流场的影响

随着船舶尾气排放法规的严苛,如何提高船舶脱硫塔脱硫效率以及减小压降成为生产设计中的重要因素。本文以I型脱硫塔为研究对象,通过改变喷嘴的喷射方向对内部流场特性进行了优化。首先利用欧拉-拉格朗日方程建立了气液两相流动模型,其中烟气为连续相,喷淋液滴为离散相。采用多孔介质模型替代除雾器以计算其产生的压降,利用Ansys Fluent分别仿真三个不同喷射方向(A30、A90、A150)的脱硫塔内部流场。将A30的仿真结果与工厂实验进行对比,结果表明仿真得到的脱硫塔烟气出口温度及入口至除雾器下方的压降值与实验数据基本一致,证明了仿真的准确性。通过对三种喷射条件下的内部流场、温度及压力特性的对比研究,结果表明：三种喷射方向对脱硫塔压降影响不大,对烟气的降温效果均不佳,其中 A90所产生的降温效果和压降与A30几乎一样,A150喷射产生的压降相对较大及烟气降温效果相对较好;三种喷射方向均易造成烟气产生逃逸,其中A90逃逸现象最严重;A30的烟气截面速度标准偏差值Mf相对较低,更有助于气液两相接触。综合考虑采用A30喷射方式更有利于脱硫。     

热态沥青混合料铺筑热扩散影响因素分析

为进行热态沥青混合料铺筑热扩散影响因素的分析,将铺筑热扩散影响因素划分为环境条件、铺层条件和下承层条件三类。首先基于可信性得到验证的仿真模型进行了三类因素的仿真试验,其次应用正交试验法和方差分析对不同类中的各因素进行了敏感性分析。结果表明：环境条件中气温和风速有显著影响,太阳辐射和有效辐射的敏感性较弱;铺层条件中厚度、混合料类型和摊铺温度影响敏感,混合料的集料类型敏感性弱;下承层条件中的材料类型有显著影响,厚度对铺筑热扩散不敏感;基于本文所提出的上述规律量化,可预测不同工程条件下的回避条件,或在不利环境下采取针对性技术方案,进而保证铺筑压实质量。     

Research on dynamic characteristics model test scheme for middle pylon of multi pylon multi span suspension bridges

Multi-pylon multi-span suspension bridge is a new type super flexible structure system, and the rigidity design of middle pylon is one of the main difficult technical issues. Due to the requirements of longitudinal rigidity, the structural form and the corresponding foundation type of middle pylon are different from those of the ordinary steel pylon, and the complicated dynamic characteristics make the calculation quite difficult. In this article, exploration has been made in selection of similarity ratio, selection of model materials, section simulation, restriction conditions simulation, fixing of mass blocks, fabrication scheme and testing method by taking into account different construction and working conditions such as restriction conditions and working environment of a 3-pylon suspension bridge, to conduct the test experimental design of the dynamic behavior of the middle pylon, with the purpose to reveal its dynamic characteristics and make comparison and analysis with theoretical assumptions, to provide basis for anti-wind and anti-seismic design and as a reference for the design and research of 3-pylon 2-span suspension bridges in the future.     

格构式塔架顺风向脉动风荷载空间相关性研究

为了研究格构式塔架顺风向脉动风荷载的空间相关性,选取2段典型的格构式塔架节段模型,采用2个高频测力天平同步测力风洞试验技术,得到了不同水平距离和竖向距离情况下的模型基底剪力和弯矩的风荷载时程.在此基础上,通过数据处理分析,得到了各工况下塔架的顺风向风荷载相干函数.试验结果显示:格构式塔架顺风向风荷载相干函数与频率,水平距离和竖向距离等参数有关;结构顺风向风荷载相干函数与顺风向风速以及高层建筑等结构的风荷载相干函数存在一定差别.最后,采用最小二乘法,拟合得到了格构式塔架顺风向风荷载相干函数经验公式,试验结果与经验公式吻合较好,可为格构式塔架风荷载及风致响应计算提供有用的参考.     

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.     

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。