[发明专利]一种管母线、引下线、金具系统的应力分析方法

说明书

本发明公开了一种管母线、引下线、金具系统的应力分析方法，本方法采用梁单元(beam188)和杆单元(link180)分析模拟四分裂引下线和管母线，精确求解支点反力。利用实体单元(solid187)模拟滑动型管母固定金具。通过有限元软件ANSYS建立不同参数的管母引下线系统模型，分析各参数对管母约束节点受力的影响。并将管母节点受力作用到金具模型上进行静力分析。该方法可精确求解管母引下线耦合系统的节点反力，并将其应用到金具的受力计算中去，完善管母引下线系统的布置方式和相应的金具设计。

技术领域

本发明涉及变电站技术领域，特别是涉及一种管母线、引下线、金具系统的应力分析方法。

背景技术

目前对于管母引下线线系统的荷载计算，根据《电力工程电气设计手册》的相关规定，并未将管母线和引下线耦合考虑，引下线的计算也是从实用的角度出发，采用简化后的模型利用静力平衡条件求解支点反力，并未考虑引下线在风荷载作用下的非线性变形等问题，和实际情况有所差别。在对管母固定金具进行机械荷载试验时根据国标GB/T 2317.1和GB 8287.2的相关规定，也是考虑的对应的支柱绝缘子的设计荷载，与金具的实际受力情况也有所差别。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种管母线、引下线、金具系统的应力分析方法，该方法可精确求解管母引下线耦合系统的节点反力，并将其应用到金具的受力计算中去，完善管母引下线系统的布置方式和相应的金具设计。

本发明的目的是这样实现的：

一种管母线、引下线、金具系统的应力分析方法，包括以下步骤：

S1、获取建模所需参数；

S2、对引下线找形，并完成引下线的几何建模；

S3、计算引下线所受风荷载；

S4、采用梁单元作为引下线数值模拟的单元；

S5、分析管母线节点的约束形式，和引下线与管母线的相对位置的对管母线约束节点受力的影响，以及引下线的参数对引下线管母系统的受力影响(如引下线单元类型，引下线的垂跨比，引下线约束点的约束形式)，从而完成整个管母引下线系统的受力分析；

S6、建立金具的几何模型；

S7、将金具的几何模型导入ANSYS软件中划分网格，通过引下线管母系统得到管母节点的受力视为管母引下线联接金具受到的由引下线和管母线在风荷载作用下传来的作用力，选择一个具有代表性的典型工况作为金具的荷载来源，并将荷载通过MPC法加载到金具实体模型上；

S8、设置插销侧表面与金具底座滑槽内表面为接触对，设置接触参数，考虑摩擦，不考虑初始间隙和初始穿透，再进行静力非线性计算，得到金具的应力分布。

优选地，步骤S1中，所述模型参数包括引下线、母线、金具的几何参数与材料参数。

优选地，步骤S2中，引下线的找形方法包括：

S21、将引下线视为悬索结构，利用悬链线找形方法对引下线进行初始找形；

S22、通过MATLAB程序编程，利用索单元解析解寻找引下线的初始张力参数；

S23、在ANSYS中利用APDL语言编辑公式，完成引下线的找形。

优选地，步骤S3中，将风荷载等效成沿着高度变化，且作用在引下线节点上的一系列节点荷载，再进行计算。

优选地，步骤S7中，在管母金具上夹具内壁轴线中心点位置设置一个MPC184单元并与管母金具上夹具内壁进行耦合，形成一个刚性区域。将荷载作用到MPC184单元上即可，荷载通过刚性杆传递到金具上。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：