基于结点6自由度的输电线舞动有限元分析
2011-02-13晏致涛李正良杨振华
振动与冲击 2011年8期
晏致涛,李正良,杨振华
(1.重庆大学 土木工程学院,重庆 400045;2.山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学),重庆 400045)
覆冰导线在风荷载作用下可能作低频大幅自激振动,这种现象称为舞动。在2009年底至2010年初,河南、河北、湖北、湖南、山东、辽宁等13个省输电线路发生大面积导线舞动现象。舞动发生风速一般较低,幅值会达到垂度的数倍,所以舞动形成后对输电线路造成极大的破坏作用,导致电线相互碰撞、绝缘子损坏、金具破坏,严重时甚至使铁塔倒塌,发生大面积电力供应瘫痪[1]。
舞动发生时,导线会产生竖直、水平和扭转等复杂耦合振动。最早的输电线舞动分析理论是20世纪30年代 DenHartog[2]提出的垂直运动舞动理论,随后,Nigol提出了扭转舞动理论[3,4],Haaker[5]用单(扭转)自由度模型进行了进一步分析,这几种舞动理论均为基于单自由度体系的解析分析。之后,一些学者进行了2自由度的导线舞动模型分析,如包括竖向和扭转运动的导线舞动的2自由度模型[6,7]及考虑了水平运动和仰俯运动的共同作用的2自由度模型[8]。在实际的野外观测中,导线的舞动是包含水平、竖直以及扭转等各个方向的振动。基于这种现象,Yu[9-11]建立了包含2个平动和1个扭转自由度的3自由度舞动分析模型。Desai[12]等人采用有限元的思想,提出了用3结点等参索单元建立结点3自由度模型研究导线的舞动。
基于3自由度的舞动分析模型得到了极大的发展,许多研究者结合具体工程实例进行了分析[14-18]。该类分析多数基于传统的索单元理论[19]。……
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