输电塔线塔耦合体系的有限元建模及受力方法

摘要

本发明涉及一种输电塔线塔耦合体系的有限元建模及受力方法，它通过对输电塔整体结构件三维CAD模型主动简化，提取框体特征结构，据输电塔特征结构建立有限元模型库，再按照输电塔结构的实际形状，通过变换工作平面，由单面向多面逐渐过渡，动态的由单面结构逐渐“拼接”形成多面结构。同时通过解析与数值的综合方法对导线进行参数化建模，并与输电塔模型进行组合，最终确定输电塔线塔耦合体系有限元模型。然后加载程序中输入风速、温度等参数进行施加均布载荷，计算完成后，通过程序自动分析提取出需要的结果。通过该方法有效的缩短有限元分析周期，既能体现出输电塔线塔耦合体系的计算力学理论，也使有限元模型在几何上更加精确于CAD模型。

主权项

一种输电塔线塔耦合体系的有限元建模及受力方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，简化框架结构，提取特征结构；根据输电塔整体结构件的三维CAD模型，将组成输电塔整体结构的每个单节主动简化成标准的框式结构，对每个侧面及横隔面在有限元模型库中选取对应的形式；第二步，在计算机中建立特征结构的有限元模型库；根据第一步所得的特征结构，采用BEAM188梁单元通过交互式输入几何参数和单元参数建立对应的侧面及横隔面有限元模型；所述模型的几何参数是指简化框架体的长度、宽度、高度及关键点坐标；用户根据输电塔整体结构件三维CAD模型提供的每个简化框体的相关数据，挑选最为简便的输入方法确定该框体的几何形状；第三步，利用第二步中所建的特征结构的有限元模型库进行拼接，直至得到一个周界与输电塔整体结构构件三维CAD模型相吻合的拼接实体，再将各拼接实体的有限元模型转换成APDL宏文件，存入到ANSYS工作目录下，在ANSYS运行界面下调用该宏文件即可直接生成输电塔整体结构件的有限元模型；第四步，在APDL宏文件中输入导线及地线的线密度，横截面积，运行应力，端点坐标参数，读入ANSYS生成导线，并与输电塔耦合形成线塔耦合模型；第五步，在宏文件中输入风速、风向、温度，覆冰厚度参数，读入ANSYS进行风载荷、冰载荷的加载，然后有限元分析计算；第六步，在宏文件中输入要提取的参数，进行数据的提取与分析；所述要提取的参数为节点位移、长细比、拉弯应力、压杆稳定性和轴向力。