輸電線路覆冰及舞動分析

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 工程背景 1
1.2 導線覆冰及氣動力特性 3
1.3 導線扭轉力學性能 4
1.4 覆冰輸電導線舞動理論 5
1.5 導線舞動分析模型 8
1.6 導線舞動計算方法 9
1.7 輸電線路防舞研究 10
第2章 導線結冰及氣動力特性風洞試驗 12
2.1 導線結冰風洞試驗研究 12
2.1.1 試驗方法 12
2.1.2 兩種覆冰增長率模型 13
2.1.3 單導線的結冰試驗 13
2.1.4 四分裂導線的結冰試驗 15
2.2 導線氣動力特性試驗 16
2.2.1 試驗方法 16
2.2.2 不覆冰輸電導線氣動力特性 18
2.2.3 覆冰輸電導線氣動力特性 25
2.3 絕緣子風洞試驗 27
2.3.1 試驗模型 27
2.3.2 試驗內容 27
2.3.3 試驗方法 28
2.3.4 結果及分析 28
2.3.5 風速的影響 28
2.3.6 尾流干擾效應 29
第3章 導線拉彎扭耦合力學參數研究 33
3.1 螺旋結構剛度理論 33
3.1.1 螺旋結構剛度矩陣 34
3.1.2 徑向力與摩擦力 40
3.2 導線扭轉試驗 42
3.3 導線扭轉仿真 45
3.3.1 數值建模 46
3.3.2 分析結果 46
3.4 拉扭耦合效應分析 48
3.5 等效扭轉剛度 52
3.5.1 導線等效剪切模量計算 52
3.5.2 捻角的影響 54
3.5.3 泊松比的影響 56
3.5.4 絞線直徑的影響 57
3.5.5 綜合經驗公式 57
3.6 抗彎剛度分析 58
3.7 等效抗彎剛度 59
第4章 導線靜力找形及模態(tài)分析 63
4.1 平面彈性懸鏈線 63
4.2 空間懸鏈線單元 65
4.2.1 彈性懸鏈線的解析解 65
4.2.2 均布荷載作用下空間懸鏈線的解析解 67
4.2.3 坐標轉換矩陣和等效節(jié)點力 69
4.3 導線結構的靜力非線性分析 70
4.4 導線初始張力和原長計算 70
4.5 懸鏈線導線單元的靜力非線性分析 71
4.5.1 平面荷載導線找形 72
4.5.2 空間荷載導線找形 72
4.6 抗彎剛度對找形的影響 75
4.7 考慮抗彎剛度的導線找形 79
4.7.1 抗彎剛度導線線長 79
4.7.2 抗彎剛度導線剛度 80
4.7.3 考慮抗彎剛度的導線找形 81
4.7.4 模型仿真驗證 82
4.8 懸索模態(tài)理論 85
4.8.1 導線自由振動模態(tài)分析 85
4.8.2 考慮軸向邊界條件的導線自由振動模態(tài)分析 89
4.8.3 傾斜導線模態(tài) 91
4.8.4 考慮抗彎剛度的導線模態(tài) 92
4.8.5 算例驗證 96
第5章 覆冰輸電導線舞動模型 99
5.1 覆冰輸電導線舞動及其空氣動力特性 99
5.2 基于索結構理論的三種舞動模型 100
5.2.1 單自由度舞動模型 100
5.2.2 二自由度舞動模型 103
5.2.3 考慮邊界條件的三自由度舞動模型 104
5.3 考慮邊界條件的輸電導線曲梁模型 109
5.3.1 導線位形假定 109
5.3.2 考慮邊界條件的導線應變分析 110
5.3.3 覆冰輸電導線運動學模型 114
5.3.4 空氣動力荷載 118
5.3.5 荷載模型 119
5.4 模型驗證及邊界條件對舞動的影響 124
5.4.1 D形截面模型 124
5.4.2 新月形導線舞動分析 129
5.5 本章小結 135
第6章 覆冰輸電導線舞動近似解析分析 137
6.1 簡化后的二自由度舞動模型 137
6.2 二自由度多尺度法求解 138
6.2.1 1∶1共振分析 140
6.2.2 2∶1共振分析 143
6.3 舞動模型的分岔與穩(wěn)定性分析 145
6.3.1 1∶1共振分析 145
6.3.2 2∶1共振分析 146
6.4 舞動性能算例分析 147
6.4.1 1∶1舞動性能分析 148
6.4.2 1∶1彈性邊界條件的影響 150
6.4.3 2∶1舞動性能分析 151
6.4.4 2∶1彈性邊界條件的影響 152
6.5 多尺度法驗證 153
6.6 本章小結 154
第7章 基于曲梁單元的覆冰輸電導線靜力有限元分析 156
7.1 曲梁有限元模型 156
7.1.1 建立坐標系 156
7.1.2 位移插值函數 157
7.1.3 應變-曲率-位移關系 158
7.1.4 坐標轉換 158
7.2 動力學方程 160
7.2.1 剛度矩陣 160
7.2.2 質量矩陣 162
7.2.3 阻尼矩陣 163
7.3 非線性靜力分析 164
7.4 算例分析 164
7.4.1 算例對比 164
7.4.2 抗彎剛度分析 170
7.5 覆冰分裂導線曲梁模型及抗扭剛度分析 171
7.5.1 分裂導線的簡化模型 171
7.5.2 曲梁模型和索單元模型對比 175
7.5.3 抗扭剛度求解方法 179
7.5.4 四分裂導線抗扭剛度研究 182
7.6 本章小結 185
第8章 輸電導線舞動有限元分析 186
8.1 基于索結構理論的覆冰輸電導線舞動分析 186
8.1.1 導線空間模型 186
8.1.2 剛度矩陣分析 187
8.1.3 單元質量矩陣 188
8.1.4 結構阻尼矩陣 190
8.1.5 荷載向量 191
8.1.6 邊界條件分析 193
8.1.7 非線性體系運動平衡方程的求解 195
8.1.8 D形覆冰輸電導線的舞動分析 196
8.2 基于空間三節(jié)點曲梁單元的覆冰輸電導線舞動分析 198
8.2.1 靜風下風攻角找形 199
8.2.2 穩(wěn)定性判定和臨界風速 199
8.2.3 D形覆冰輸電導線的舞動分析 201
8.2.4 新月形覆冰輸電導線的舞動分析 204
8.3 分裂導線的舞動有限元分析 212
8.3.1 分裂導線的等效單導線有限元模型 213
8.3.2 分裂導線舞動分析案例驗證 215
8.3.3 基于曲梁理論的分裂導線有限元模型 218
8.3.4 基于曲梁理論的分裂導線舞動分析 219
第9章 覆冰輸電導線防舞有限元分析 228
9.1 無防振措施的舞動臨界風速 228
9.1.1 臨界風速判定 228
9.1.2 全攻角臨界風速分析 229
9.1.3 舞動幅值分析 230
9.1.4 阻尼比的影響 232
9.2 失諧擺防舞機理 233
9.2.1 失諧擺基本參數 233
9.2.2 失諧擺動力學方程 234
9.2.3 失諧擺防舞案例 234
9.3 雙擺防舞器 236
9.4 TMD防舞機理 237
9.5 雙擺型TMD防舞器 238
9.6 阻尼器防舞效果研究 240
9.7 失諧間隔棒防舞機理 242
9.7.1 子間隔棒布置形式 242
9.7.2 子間隔棒偏移距離 246
9.7.3 子間隔棒防舞效果對比 249
9.7.4 小結 255
參考文獻 257