有限元模型输电塔架动力特性分析的影响论文.docVIP

　　有限元模型输电塔架动力特性分析的影响论文 .freel1 空间桁架 所有杆均为杆单元，但增设了少量附加杆单元。 M2 混合单元 次腹杆为杆单元，弦杆和主腹杆均为偏心连接的梁单元。 M3 次腹杆为杆单元，弦杆和主腹杆均为形心连接梁单元。 M4 次腹杆为杆单元，弦杆为偏心连接梁单元，主腹杆为形心连接梁单元。 M5 空间刚架 所有杆均为偏心连接的梁单元，偏心均按所研究塔架的实际设计确定。 4 实例塔架动力特性分析 因几何非线性和阻尼对结构的动力特性影响很小，所以本文的模态分析中不考虑这两者的影响。 4.1 塔架结构固有频率计算 利用上述5种有限元模型对实例塔架进行了模态分析，尽管实际工程分析一般取前10阶固有频率已经足够，但为更明显讨论有限元模型对模态分析的影响，所以还是提取了前100阶固有频率，具体结果见表2。 表2 不同模型的前100阶固有频率 阶 数 自 振 频 率 （Hz） M1 M2 M3 M4 M5 1 2.5754 2.6103 2.5872 2.6053 2.6471 2 2.6175 2.6354 2.6100 2.6305 2.6493 3 4.1081 3.9569 4.0220 4.0251 4.0374 4 5.6390 5.5778 5.5542 5.5872 5.7532 5 5.9309 6.1509 6.0653 6.1381 6.2031 6 8.4579 7.6307 7.6042 7.6051 8.5850 7 10.700 7.6907 7.6309 7.6316 10.667 8 10.788 7.6960 7.6359 7.6372 10.849 9 11.621 7.7001 7.6861 7.6860 11.015 10 11.863 7.7568 7.7124 7.7134 11.388 20 21.860 10.481 10.748 10.794 14.090 30 27.348 12.746 12.930 12.930 17.362 40 33.153 15.434 15.947 15.947 21.091 50 36.094 18.072 18.233 18.256 23.695 60 41.527 20.926 21.983 21.734 26.017 70 46.545 21.928 23.183 23.209 28.260 80 50.356 23.639 24.346 24.395 29.541 90 52.809 25.430 26.062 25.813 32.360 100 56.872 26.341 27.5152 27.554 33.722 由表2可见，同样提取前100阶固有频率，空间桁架模型、空间刚架模型和混合单元模型得到的频率值相差很大，截止的频率也明显不同，空间桁架模型的截止频率最高，空间刚架模型次之，混合单元模型的截止频率最低，空间桁架模型得到的截止频率几乎高出混合单元模型的一倍，其第30阶固有频率几乎已经达到混合单元模型的第100阶的频率。三种连接偏心程度不同的混合单元模型的计算结果非常接近，前50阶模态的计算频率相差都不超达1%。 三种模型得到前100阶模态的截止频相差较大的原因主要是局部模态对整体模态的影响。空间桁架模型因增设附加杆，在将塔架约束成几何不变体的同时，也把许多局部模态抑制掉了，所以在前100阶模态中得到较多整体模态，截止频率就比较高；而混合单元模型或空间刚架模型因局部自由度比较多，所以前100模态序列中含有较多局部模态，并且在较高阶的同一模态中一般都耦合了多个局部模态，得到模态就明显多了，截止频率也就低多了。 4.2 塔架结构振型分析 为分析固有频率与模态之间的对应关系，以及用不同有限元模型得到的模态分布情况，确定了5种有限元模型前25阶固有频率对应的的模态振型，限于篇幅，只在表3中列出前10阶模态的振型。三种混合单元模型的各阶模态及对应的固有频率十分接近，只取模型M2为代表列出结果。 表3 三种模型前10阶固有频率对应的振动模态 阶 数 各 模 型 振 动 模 态 M1 M2 M5 1 横向第一振型 纵向第一振型 横向第一振型 2 纵向第一振型 横向第一振型 纵向第一振型 3 扭转第一振型 扭转第一振型 扭转第一振型 4 纵向第二振型 纵向第二振型 纵向第二振型 5 横向第二振型 横向第二振型 横向第二振型 6 扭转第二振型 腿部扭转第一振型 扭转第二振型 7 纵向第三振型 腿间连杆局部振型 纵向第三振型 8 横向第三振型 腿间连杆局部振型 横向第三振型 9 竖向第一振型 腿间连杆局部振型 腿部扭转第一振型 10 腿部扭转第一振型 腿间连杆局部振型 腿间连杆局部振型 由表2和表3可见，各模型的主振型模态出现顺序和频率都不同