[发明专利]一种输电铁塔有限元模型建模方法及装置

说明书

本发明公开了一种输电铁塔有限元模型建模方法及装置，包括步骤：(1)输电铁塔结构包括主材、斜材和辅材，根据输电铁塔结构实际的参数信息，计算主材的空间直线位置方程，选定关键点；(2)根据选定关键点的参数，在软件中建立各个关键点；(3)进行关键点连线建立输电铁塔结构模型，并进行单元划分，生成主材、斜材和辅材结构；(4)对输电铁塔结构连接处的自由度进行调整，并施加塔腿约束，形成输电铁塔有限元模型，用于输电铁塔荷载设计分析。本发明建模的流程，通过对相关参数的控制，可以灵活实现同一类型不同呼高输电塔结构模型的建立，具有较好的移植性以及便捷性。

技术领域

本发明属于输电铁塔数值分析领域，尤其涉及一种输电铁塔有限元模型建模方法及装置。

背景技术

输电线路是国家能源的大动脉，是经济发展的原动力，具有特殊的公用性和时效性。铁塔作为输电线路的重要支撑部分，其整体倒塌或局部破坏都将导致输电线路的时效断电，对电网产生重大破坏，造成严重的后果。倒塔绝大多数是由外部因素造成，如人为破坏、地质灾害、强台风、稀有覆冰和飑线风等极端天气状况，其中由极端天气造成的倒塔、现象尤为严重。

目前输电塔荷载设计分析的专业软件主要是满应力以及道亨计算软件，此类软件所建立模型为输电塔的空间桁架模型，所有杆件大致均为二力杆，只承受上部结构传递的轴力，无弯矩作用。考虑到实际结构的节点板以及螺栓等的连接，主材结构会承受弯矩、剪力等的作用，采用桁架模型使得结果计算偏大，不能有效的利用实际的杆材，并不能有效对输电塔进行模拟分析。

因此，需要其他的有限元软件建立一种新的数值模型。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种输电铁塔有限元模型建模方法及装置，得到更加符合实际的输电塔模型。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种输电铁塔有限元模型建模方法，包括步骤：

(1)根据输电铁塔结构实际的参数信息，计算输电铁塔结构主材的空间直线位置方程，选定关键点；

(2)根据选定关键点的参数，在软件中建立各个关键点；

(3)进行关键点连线建立输电铁塔结构模型，并进行单元划分，生成输电铁塔结构的主材、斜材和辅材结构；

(4)对输电铁塔结构连接处的自由度进行调整，形成输电铁塔有限元模型。

进一步地，所述步骤1中，关键点的选定具体包括：根据主材的空间直线位置方程，选定其他杆件与主材的连接点作为关键点；根据输电铁塔结构对称性，选定同一高度截面上的其他对称关键点。

进一步地，所述步骤2中，关键点的建立通过嵌套循环命令实现。

所述嵌套循环过程具体为：杆件控制参数lc和关键点控制参数kc初始值为0，通过基准杆塔呼高h和后续设计杆塔呼高hc参数的不同，在建模过程中调整杆件控制参数lc和关键点控制参数kc，使得关键点编号随高度增长连续增加。

进一步地，所述步骤4中，自由度的调整具体包括：如果斜材与斜材的连接位置为螺栓铰接，选中连接处所有节点位置，约束节点位置的位移自由度；如果斜材与主材的连接位置为杆件铰接，选中连接处所有节点位置，释放节点位置的转角自由度。

进一步地，通过空间两点坐标计算输电铁塔结构主材的空间直线位置方程，为：

其中，A(x₁,y₁,z₁)、B(x₂,y₂,z₂)为主材的上下位置坐标。

一种输电铁塔有限元模型建模装置，包括：