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工程力学 2024年第7期41卷 9-18页

作者：鲁正沈也雷谭淇航荣坤杰田利同济大学结构防灾减灾工程系上海200092 同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092 山东大学土建与水利学院山东济南250061

对输电塔线系统进行缩尺模型振动台实验,从时域和频域的角度,对比了调谐质量阻尼器和颗粒阻尼器对输电塔的减震效果。利用ABAQUS建立了颗粒阻尼器控制输电塔线系统的离散元-有限元高精度耦合数值模型,对比了实验和模拟结果,并对塔线系... 详细信息

对输电塔线系统进行缩尺模型振动台实验,从时域和频域的角度,对比了调谐质量阻尼器和颗粒阻尼器对输电塔的减震效果。利用ABAQUS建立了颗粒阻尼器控制输电塔线系统的离散元-有限元高精度耦合数值模型,对比了实验和模拟结果,并对塔线系统的耗能情况及颗粒阻尼器内部颗粒运动碰撞情况进行分析。研究结果表明:在地震激励下,颗粒阻尼器的减震效果较调谐质量阻尼器有更好的鲁棒性;该文所建立的颗粒阻尼器控制输电塔线系统模型能够良好地反映试件的动力特性和地震响应;在颗粒阻尼器的控制下,塔线系统总能量降低24.12%。当颗粒之间的碰撞次数和颗粒与容器的碰撞次数满足一定比例关系时,颗粒阻尼器能实现更优的控制效果。

关键词：输电塔线系统颗粒阻尼器离散单元法减震性能振动台实验

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风载对输电塔线系统及间隔棒的影响分析

风载对输电塔线系统及间隔棒的影响分析

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作者：游专郑州大学

学位级别：硕士

高压输电塔线系统是电力系统中很重要的一部分,在我国的经济建设方面具有重大贡献。高压输电塔线系统如果受到破坏不仅会造成巨大的财产损失,而且会严重的影响到大家的日常生活,因此保证其安全运行具有重大的意义。高压输电塔是一种高... 详细信息

高压输电塔线系统是电力系统中很重要的一部分,在我国的经济建设方面具有重大贡献。高压输电塔线系统如果受到破坏不仅会造成巨大的财产损失,而且会严重的影响到大家的日常生活,因此保证其安全运行具有重大的意义。高压输电塔是一种高耸建筑,当其在强风的作用下,由于导线和杆塔的耦合作用容易使杆塔发生复杂的振动而倒塌。间隔棒不仅能够限制子导线之间发生相对运动,而且还能使分裂导线保持几何形状,有利于分裂导线的正常运行。因此有必要对输电塔线系统的动态特性、风载作用下的风振响应和间隔棒的疲劳寿命等问题进行研究,得到一些对实际应用有一定参考价值的结论。本文做了如下所示的主要工作内容:(1)本文基于线性滤波法(AR法),选择应用最广泛的Davenport风速谱,在MATLAB软件中编辑了模拟脉动风的程序,模拟出了输电塔线系统沿不同高度的风速时程曲线,验证了模拟结果的正确性,为之后的风振响应的计算提供了条件。(2)根据输电塔杆件的主要受力特点,选用BEAM188梁单元在ANSYS软件中构建了输电塔的精细化有限元模型。基于抛物线找形的原理,以LINK10单元模拟导线完成了输电导线的自重找形。采用LINK8单元模拟绝缘子串和间隔棒,并结合输电塔和导线建立“两塔三线”输电塔线系统精细化有限元模型。通过模态分析发现了输电塔的薄弱部位在塔腿和横担上,这些部位容易出现过早的变形。(3)根据第二章模拟的脉动风速时程计算出塔线系统中各节点的载荷时程,运用ANSYS中的Newmark-β法对单塔和两塔三线塔线系统进行风振响应分析。对比了单塔和塔线系统的位移、速度和加速度的风振响应结果,发现输电线、绝缘子串、间隔棒和输电塔的耦合对结构的振动具有一定的放大作用。(4)通过塔线系统风振响应的计算,得到分裂导线处间隔棒的载荷时程曲线,运用雨流计数法得到间隔棒的载荷谱和应力幅循环次数,最后对间隔棒的疲劳寿命进行了估算。

关键词：风振响应间隔棒输电塔线系统脉动风模拟疲劳分析

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考虑不确定性因素的输电塔线体系地震反应分析

考虑不确定性因素的输电塔线体系地震反应分析

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作者： Sarim Saleem Siddiqui 山东大学

学位级别：硕士

杆塔输电线路系统是我国的一项重要工程,是电力资源的载体。这是国民经济长期发展的重要保证,也是人民职业和个人生活不断进步的重要保证。输电塔是电网的重要组成部分,很容易被地震损坏或摧毁。它们甚至可能崩溃。由于我国是世界上最... 详细信息

杆塔输电线路系统是我国的一项重要工程,是电力资源的载体。这是国民经济长期发展的重要保证,也是人民职业和个人生活不断进步的重要保证。输电塔是电网的重要组成部分,很容易被地震损坏或摧毁。它们甚至可能崩溃。由于我国是世界上最易受地震影响的国家之一,地震期间输电塔的倒塌和破坏将给社会造成巨大的经济损失,并可能危及生命、健康和安全。人身安全。人们对许多不同类型的结构在地震作用下的动力响应进行了研究,并在这方面取得了一些进展。然而,由于我们对结构理解的局限性,以及研究过程固有的随机性,结构分析不可避免地会受到这样或那样的阻碍。由于存在多个不确定因素,对这些不确定因素的影响进行定量研究已成为近年来研究的一个重要课题。本文首先对输电塔进行了地震作用下的频带分析,然后研究了多个不确定因素对输电塔地震反应的影响。建立了输电塔线系统地震不确定性分析的计算模型和分析方法。主要搜索内容概括如下:(1)基于输电塔线系统的实际工程,选取了输电塔结构的几何尺寸和材料不确定性参数,考虑了地震动不确定性的影响,建立了输电塔的有限元模型。考虑地震动的不确定性,对输电塔和输电塔线系统进行频带分析。(2)基于输电塔几何尺寸、材料和地面运动的不确定性,使用拉丁超立方体采样(LHS)方法对输电塔进行不确定性响应分析。典型传输。总结了不同地震动对典型输电塔不确定性分析的影响。(3)基于所选结构参数的不确定性和LHS方法,建立了一塔两线的不确定性有限元模型。在不确定性模型上进行非线性时间序列分析,以总结示例输电塔线系统的不确定性响应。(4)从不同方面、不确定性因素的影响以及不同类型的有限元模型对输电塔和输电塔线系统进行了分析比较,得出了不确定性和不同工况下的分析过程。建立了输电塔在地震作用下的计算模型和分析方法,为平衡计算的准确性提供了基准,加快了输电塔线系统的不确定性分析。

关键词：输电塔输电塔线系统条带分析不确定性分析地震反应分析

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电缆架设预紧工况的建模和分析

电缆架设预紧工况的建模和分析

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作者：秦钰翔哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

输电线路在电力系统中起着至关重要的作用,保证输电线路的正常运作是十分有意义的工作,电缆线的架设问题也是其中之一。目前,国内外对电缆线架设过程的研究较少,施工参数大多数都是由工程经验得出的。传统结构有限元存在处理大变形、大... 详细信息

输电线路在电力系统中起着至关重要的作用,保证输电线路的正常运作是十分有意义的工作,电缆线的架设问题也是其中之一。目前,国内外对电缆线架设过程的研究较少,施工参数大多数都是由工程经验得出的。传统结构有限元存在处理大变形、大位移运动时低效、不准确以及难以建立准确、复杂的约束等问题,难以对电缆架设问题进行研究。本文将结构有限元和绝对节点坐标法结合,建立了一种新型的输电塔线系统耦合动力学模型,将其应用到电缆架设预紧和预紧时电缆线断裂工况的研究。建立了空间复杂杆系输电塔架的结构有限元动力学方程和基于绝对节点坐标法的电缆线动力学方程;推导了输电塔架和电缆线非线性耦合滑动副、铰接副约束方程及其雅克比矩阵,利用增广拉格朗日乘子法建立了混合模型的输电塔线系统动力学方程。仿真结果表明:本文建立的动力学方程具有较高的精度以及更能准确地描述电缆线的大变形大位移和塔架电缆线间的非线性耦合约束。对张紧机对电缆线的作用原理进行分析,建立了一种基于迭代求解的预紧运动学约束方程,实现了对预紧工况的仿真,得到了不同预紧线速度和预紧角度时所需的最大预紧力;介绍了系统存在多个滑动副时的求解方法,实现了对系统存在多滑动副情况的仿真。对预紧过程中电缆线断裂的两种工况进行了计算,对本文方程计算断裂时保证系统能量守恒的步长进行了探讨,得到了输电塔架和电缆线的响应,可以指导防护用跨越架的设计。利用模态综合法对输电塔架进行自由度缩减,得到缩减后的系统动力学方程。对两塔架两根电缆线同时预紧、断裂的工况进行计算,将缩减后的系统动力学方程的计算效率、结果和不缩减方程对比,结果表明:缩减后系统计算效率能大幅提高,并且能保证一定的精度;得到了可供参考的预紧力和输电塔架响应。

关键词：输电塔线系统电缆架设预紧电缆线断裂滑动副绝对节点坐标法结构有限元

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基于改进频谱分解方法的多输入多输出非高斯振动控制

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国外电子测量技术 2018年第6期37卷 31-34页

作者：王鹏宇高义斌王慧娟国网山西省电力公司电力科学研究院太原030001 国网朔州供电公司朔州036002

相比于传统的单输入单输出方法,多输入多输出振动环境试验方法能够更真实地模拟结构在实际工作下的振动环境。不同于传统随机振动试验的频域方法所模拟出的平稳高斯信号,实际振动环境,尤其是输电塔线系统受到的风载,所模拟出的往往是超... 详细信息

相比于传统的单输入单输出方法,多输入多输出振动环境试验方法能够更真实地模拟结构在实际工作下的振动环境。不同于传统随机振动试验的频域方法所模拟出的平稳高斯信号,实际振动环境,尤其是输电塔线系统受到的风载,所模拟出的往往是超高斯信号。且超高斯振动环境中结构的应力大于高斯振动环境,因此对超高斯振动环境试验的研究十分必要。提出一种基于改进频谱分解的多输入多输出超高斯驱动信号生成方法。先根据给定的参考峭度值和响应参考谱采用相位调节法生成参考响应非高斯伪随机信号,利用改进频谱分解的方法生成超高斯伪随机驱动信号,再对伪随机驱动信号进行时域随机化处理得到超高斯真随机驱动信号。通过对一根悬臂梁模型采用两输入两输出的方法进行试验验证,结果表明两个控制点的输出响应谱与给定的参考谱之间的误差被稳定的控制在±3dB的报警限内,且响应峭度和参考值之间的误差满足工程要求。

关键词：多输入多输出非高斯输电塔线系统频谱分解功率谱密度峭度

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超高斯激励下的线性系统响应研究

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国外电子测量技术 2017年第11期36卷 103-107页

作者：王鹏宇王慧娟国网山西省电力公司电力科学研究院太原030001 国网朔州供电公司朔州036002

传统随机振动试验的频域方法所模拟的是平稳高斯信号,但是实际振动环境往往是超高斯的,尤其是输电塔线系统受到的风载,且超高斯激励和高斯激励对结构的损害差异很大,因此对超高斯振动环境试验的研究就变得尤为重要。线性系统响应的超高... 详细信息

传统随机振动试验的频域方法所模拟的是平稳高斯信号,但是实际振动环境往往是超高斯的,尤其是输电塔线系统受到的风载,且超高斯激励和高斯激励对结构的损害差异很大,因此对超高斯振动环境试验的研究就变得尤为重要。线性系统响应的超高斯特性研究是超高斯振动环境试验的关键,也是实现功率谱密度和峭度同时复现的基础。本文研究了超高斯激励下的线性系统响应,推导得到了响应峭度的时域和频域计算公式,并给出单自由度线性系统响应峭度的具体表达式。公式揭示了线性系统响应的超高斯特性与系统的阻尼比和激励的超高斯特性之间的关系,通过仿真验证了这一结论。最后搭建试验平台,对一根单输入单输出的悬臂梁进行了振动控制试验。试验结果表明其输出响应谱与给定的参考谱之间的误差完全满足工程中±3dB要求,而峭度则满足完全满足参考要求。

关键词：超高斯输电塔线系统功率谱密度峭度单自由度线性系统

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