ANSYS自定義截面法在輸電鐵塔加固分析中的應(yīng)用

莫 鈞，劉浩春，李 景

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局，云南 紅河 661100；2.三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

0 引 言

輸電線路塔線體系的外載荷主要是風(fēng)載荷和導(dǎo)線覆冰。由于塔身結(jié)構(gòu)面積較大，導(dǎo)線較長(zhǎng)，且外部風(fēng)載變化頻繁，風(fēng)載荷將較大。在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、下?lián)舯┝髯饔孟?，塔身結(jié)構(gòu)可能受到較為嚴(yán)重的損害[1-2]。

輸電線路塔線耦合體系分析是線路設(shè)計(jì)、運(yùn)行及維護(hù)過程中的重要手段，可使用大型有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行分析。以較小成本增加鐵塔抵抗災(zāi)害天氣的能力是較為經(jīng)濟(jì)的方法，其中對(duì)薄弱部位進(jìn)行背靠背雙主材加固是最佳方法[3]。

1 自定義截面概述

圖1 自定義截面流程

2 建模實(shí)例

2.1 模型準(zhǔn)備

∟180×14的角鋼是100 kV線路塔腿主材常用的熱鍍鋅角鋼類型。本文將使用此規(guī)格進(jìn)行雙主材背靠背梁的模型建立，截面形狀如圖2所示。

圖2 背靠背雙主材截面

在ANSYS中定義兩個(gè)常量l和t存儲(chǔ)角鋼的長(zhǎng)度和厚度，即l=180 mm，t=14 mm。圖2中的11個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)依次為（0,l）、（t,l）、（t,t）、（l,t）、（l,0）、（0,-l）、（-t,-l）、（-t,-t）、（-l,-t）、（-l,0）、（0,0）。

按11個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)定義后，根據(jù)點(diǎn)號(hào)和圖1所示的拓?fù)潢P(guān)系創(chuàng)建直線，其APDL命令流為：

K,1,0,L

K,2,T,L

…

LSTR,1,2

LSTR,2,3

2013年年底，分管市長(zhǎng)專門召集試點(diǎn)工作領(lǐng)導(dǎo)小組各成員單位，布置2013年度實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度年度考核工作。2014年年初，市政府辦、市發(fā)改委、市水利局、市績(jī)效辦聯(lián)合組成了最嚴(yán)格水資源管理制度考核小組，對(duì)各責(zé)任單位進(jìn)行了考核。2014年5月，試點(diǎn)工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室將考核結(jié)果上報(bào)了市政府，經(jīng)市政府領(lǐng)導(dǎo)批示同意后，將考核結(jié)果通報(bào)各責(zé)任單位，并抄報(bào)市委組織部。

…

創(chuàng)建邊界后，在Main menu中依次選擇Preprocess→Modeling→Create→Area→Arbitary→By Lines。在彈出的對(duì)話框中，拾取邊界或直接編寫命令流：

LSEL,ALL

AL,ALL

2.2 邊界剖分

為在使用截面時(shí)進(jìn)行剖分，需劃分章節(jié)2.1中形成的面邊界線，如將邊界的長(zhǎng)邊部位劃分為12段，其APDL命令流為：

LESIZE,ALL, , ,12, , , , ,1

將所有邊界進(jìn)行自動(dòng)劃分，可在GUI中依次選擇Preprocessor→Meshing→Mesh Tool。在彈出對(duì)話框的lines中選擇set，然后點(diǎn)擊pick all，可將全部12條邊進(jìn)行剖分。

2.3 截面存儲(chǔ)

在主菜單中，選擇Preprocessor→Modeling→Secti ons→Custom Section→Write From Areas，或直接執(zhí)行如下命令：

SECWRITE,’doubleMain’,’SECT’

截面信息文件儲(chǔ)存在當(dāng)前ANSYS工程的工作目錄下，名為doubleMain.SECT。為使用該截面信息，執(zhí)行Preprocessor→Modeling→Sections→Custom Section→Read From Existing Sections，在彈出的對(duì)話框中選擇生成截面文件，或直接執(zhí)行：

SECTYPE,1,BEAM,MESH,

SECOFFSET,CENT,,,

SECREAD, "doubleMain ", "SECT ", " ",MESH

ANSYS自動(dòng)指定截面的ID號(hào)。為構(gòu)成全部截面的枚舉，應(yīng)將該命令置于全部命令流的末尾。ANSYS中的自定義截面信息如圖3所示。

3 結(jié) 論

ANSYS軟件內(nèi)置了大量自定義截面，可設(shè)置截面參數(shù)以適應(yīng)不同的梁受力分析條件。本文通過實(shí)例設(shè)置了自定義雙主材背靠背截面，并提供了相應(yīng)的截面存儲(chǔ)和使用方法，為進(jìn)行鐵塔加固的動(dòng)力學(xué)時(shí)程分析奠定了基礎(chǔ)。

圖3 ANSYS自定義截面信息