[发明专利]一种考虑间隔棒阻尼参数的分裂导线微风振动确定方法

权利要求书

1.一种考虑间隔棒阻尼参数的分裂导线微风振动确定方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)确定间隔棒的线夹阻尼参数；

(2)确定间隔棒平均次档距；

(3)确定间隔棒个数及安装位置；

(4)进行分裂导线微风振动有限元计算；

所述步骤(4)中的确定过程包括以下步骤：

确定有限元离散及单元；

求解运动方程；

分析振动频谱；

有限元计算的矩阵常微分方程如下：

其中：质量矩阵M＝∫_VN^TρNdV；阻尼矩阵C＝∫_VN^TμNdV；刚度矩阵K＝∫_VB^TDBdV；外力向量a分别为节点的加速度向量、速度向量、位移向量；N为单元形函数矩阵；N^T为单元形函数矩阵的转置矩阵；ρ为单元材料密度；μ为阻尼系数；B^T为应变矩阵的转置矩阵；D为弹性矩阵，表示应力应变关系；B应变矩阵，表示应变位移关系；f_i为单元上作用的体积力；为单元里边界上作用的分布力；V为整个计算域；S_σ为整个计算域的力作用边界；

在动力计算中，质量矩阵采用集中质量法，提高计算速度；导线计算采用梁单元，对于线性梁单元质量矩阵为

对于单元阻尼矩阵，采用瑞利阻尼，即

C^e＝αM^e+βK^e (7)

即假定阻尼是刚度矩阵和质量矩阵的线性组合；在输电线路微风振动计算中，采用试验实测法将阻尼结果等效为粘性阻尼；m为单元的质量；α、β为瑞利阻尼系数；

导线线性梁单元的通用刚度矩阵为

E为弹性模量；L为单元长度；A为单元截面积；I_z为单元截面惯性矩。

2.如权利要求1所述的一种考虑间隔棒阻尼参数的分裂导线微风振动确定方法，其特征在于：所述步骤(1)中的间隔棒的线夹阻尼参数通过试验确定间隔棒的线夹夹头的对数衰减率δ，从而确定阻尼参数。

3.如权利要求2所述的一种考虑间隔棒阻尼参数的分裂导线微风振动确定方法，其特征在于：所述试验包括以下步骤：

将被测间隔棒的本体刚性地固定在试验支架上，在间隔棒的线夹处施加配重；在所述线夹上设置加速度传感器，并通过数据采集系统记录线夹自由衰减振动的位移变化曲线；沿着间隔棒的线夹转动圆周的方向施加切向力，使得线夹转动到极限位置，停留一分钟，突然释放，使得线夹自由振动。

4.如权利要求3所述的一种考虑间隔棒阻尼参数的分裂导线微风振动确定方法，其特征在于：所述支架使得间隔棒与地面连为一体；所施加的配重须使得间隔棒线夹的自振频率为1～2Hz。

5.如权利要求2所述的一种考虑间隔棒阻尼参数的分裂导线微风振动确定方法，其特征在于：所述对数衰减率δ通过下式确定：

其中，Y1：线夹自由衰减振动的位移变化曲线的第一个峰值；

Y2：线夹自由衰减振动的位移变化曲线的第一个谷值；

Y3：线夹自由衰减振动的位移变化曲线的第二个峰值；

Y4：线夹自由衰减振动的位移变化曲线的第二个谷值；

所述阻尼参数ζ通过下式确定：

6.如权利要求1所述的一种考虑间隔棒阻尼参数的分裂导线微风振动确定方法，其特征在于：所述步骤(2)中的平均次档距通过最大次档距的1.1-1.2倍确定。

7.如权利要求6所述的一种考虑间隔棒阻尼参数的分裂导线微风振动确定方法，其特征在于：所述最大次档距通过下式确定：

其中，2X₀：次档距振动振幅，单位为米；l：间隔棒间隔，单位为米；V：风速，单位为米/秒；a：子导线间距，单位为米；D：子导线外径，单位为米；T：子导线张力，单位为千克力，W：子导线重量，单位为千克/米；E：单个周期内的振幅衰减率，取0.05-0.1。