了得網研究生_輸電線路覆冰斷線及脫水振動理論,試驗與數值模擬

內容簡介

輸電線路覆冰斷線及脫冰振動理論、試驗與數值模擬研究是近年來輸電工程防冰減災領域的熱門研究課題，本書根據作者近年來在此方面的研究成果編撰而成。書中全面、繫統地論述了輸電線路導線覆冰機理及雨凇覆冰模型（第二章）；輸電塔-線體繫覆冰斷線的衝擊動力學理論模型（第三章）；覆冰斷線和脫冰振動模型試驗以及數值模擬（第四章～第七章）的研究成果。本書可作為高等院校輸電工程、土木工程專業的高年級學生及研究生的參考用書，亦可供輸電工程和土木工程領域的工程科技人員參考。

前言章緒論 11.1 輸電線路抗冰災的研究現狀 11.1.1 導（地）線和鐵塔覆冰模型研究 11.1.2 覆冰斷線倒塔破壞機理研究 31.1.3 輸電塔-線體繫覆冰可靠性研究 41.2 輸電線路抗冰災研究的不足之處 51.3 輸電線路抗冰災有待深入研究的問題 71.3.1 輸電線路雨凇覆冰模型的研究 71.3.2 輸電線路覆冰斷線倒塔破壞機理的研究 71.3.3 輸電線路覆冰氣像條件可靠性研究 81.4 本章小結 8參考文獻 8第二章輸電線路導線覆冰機理及雨凇覆冰模型 122.1 概述 122.2 輸電線路導線覆冰的成因及機理 122.2.1 覆冰的原因 122.2.2 覆冰的形成機理 132.3 輸電線路導線覆冰模型研究 142.3.1 導線覆冰質量模型 142.3.2 基於Macklin參數的覆冰密度公式 182.3.3 導線覆冰厚度的計算 192.3.4 計算結果及分析 202.4 本章小結 23參考文獻 24第三章輸電塔-線體繫覆冰斷線的衝擊動力學理論模型 253.1 衝擊動力學理論模型 253.2 運動模型描述 253.3 運動方程的建立 263.4 工程實例 303.5 本章小結 32參考文獻 32第四章輸電塔-線體繫覆冰斷線模型試驗 334.1 概述 334.2 輸電塔-線體繫模型 334.2.1 工程背景 334.2.2 輸電塔模型 344.2.3 導線、地線模型 364.2.4 絕緣子串模型 364.3 模型試驗測試儀器 374.4 試驗前期 384.4.1 試驗工況 384.4.2 試驗荷載計算 394.4.3 測試方案 404.5 試驗過程 414.5.1 試驗測量簡介 414.5.2 試驗測量結果示例 424.6 試驗結果及分析 434.6.1 不利斷線工況及杆塔不利位置分析 434.6.2 動力響應隨冰厚變化規律分析 534.7 本章小結 55參考文獻 55第五章輸電塔-線體繫覆冰斷線數值模擬 575.1 概述 575.2 非線性理論 575.2.1 幾何非線性 575.2.2 材料非線性 585.2.3 狀態非線性 585.3 輸電塔-線體模型 585.3.1 輸電模型 595.3.2 導（地）模型 595.3.3 塔線體模型 615.4 輸電塔動力特性分析 615.5 ANSYS/LS-DYNA結構動力學理論 625.5.1 ANSYS/LS-DYNA結構動力學簡介 625.5.2 ANSYS/LS-DYNA結構建模簡介 635.5.3 ANSYS/LS-DYNA結構加載簡介 645.5.4 ANSYS/LS-DYNA結構求解簡介 655.6 輸電塔-線覆冰斷線基本理論 665.6.1 基本假設 665.6.2 線路初始找形及覆冰模擬 665.6.3 斷線動力響應 665.7 輸電塔-線覆冰斷線各工況分析 675.7.1 無冰時導線斷線的體繫響應 675.7.2 無冰時地線斷線的體繫響應 705.7.3 25mm冰時導線斷線的體繫響應 725.7.4 25mm冰時地線斷線的體繫響應 745.8 無冰時導、地線斷線結果對照分析 765.8.1 無冰時導線斷線結果對照分析 765.8.2 無冰時地線斷線結果對照分析 785.8.3 25mm冰時導線斷線結果對照分析 805.8.4 25mm冰時地線斷線結果對照分析 825.9 塔-線體繫的斷線運動圖 845.10 本章小結 85參考文獻 85第六章輸電塔-線體繫脫冰振動模型試驗 876.1 概述 876.2 試驗準備 876.2.1 試驗工況 876.2.2 試驗荷載計算 886.2.3 測試方案 896.3 試驗過程 906.3.1 試驗測量簡介 906.3.2 試驗測量結果示例 916.4 試驗結果及分析 916.4.1 不利脫冰工況分析 926.4.2 杆塔不利位置分析 1036.5 本章小結 105參考文獻 106第七章輸電塔-線體繫脫冰振動數值模擬 1077.1 概述 1077.2 覆冰導線荷載模擬 1077.3 輸電塔-線脫冰各工況分析 1077.4 輸電塔-線脫冰的體繫響應 1087.5 導線中點豎向位移時程曲線 1127.6 輸電塔-線體繫脫冰振動試驗結果與數值結果對照分析 1147.6.1 覆冰厚度55mm邊導線脫冰結果對照分析 1147.6.2 覆冰厚度55mm地線脫冰結果對照分析 1177.7 本章小結 119參考文獻 119

前言

2008年初，我國南方電網部分地區發生了有歷史記錄以來嚴重的輸電線路覆冰災害，造成了大範圍的冰閃跳閘和斷線倒塔事故。架空輸電線路覆冰是一類嚴重的自然災害，由於雨凇覆冰而使輸電線路的荷重增加，造成覆冰斷線、連接金具破壞，甚至倒（杆）塔事故。覆冰嚴重使導線弧垂增加，引起放電閃絡。輸電線路覆冰以後隨著環境溫度的升高及風荷載的作用，常常會發生脫冰振動，進而產生脫冰跳躍現像，而這種不均勻脫冰就會發生斷線倒塔事故。隨著高壓架空輸電線路檔距和高差的增大，線路覆冰對其影響更加嚴重。我國現有輸電線路的相關設計規範中，對於覆冰荷載采用靜態荷載考慮，根據所在地冰區的劃分，分別取5～20mm的冰厚，《重覆冰架空輸電線路設計技術規程》（DT/L 5440—2009）將重冰區的覆冰厚度提高到 50mm，但在規範和規程中並沒有涉及覆冰斷線衝擊和脫冰振動的力學計算及其對線路力學性能的影響。為了全面深入地研究輸電線路覆冰災害，需要對輸電線路的覆冰機理、覆冰預測模型、覆冰斷線和脫冰振動問題進行深入繫統研究，以揭示冰致災害倒塔斷線破壞機理，為輸電線路工程防冰減災提供理論依據。基於上述問題，本書作者及其研究團隊自2008年以來陸續開展了輸電線路覆冰斷線和脫冰振動的理論、模型試驗和數值模擬研究工作，並將其在理論和工程應用方面的研究成果進行了歸納與總結，以供輸電工程和土木工程領域的研究和技術人員參考。本書的研究成果得到了國家自然科學基金項目（項目編號：50978049、51278091）、吉林省科技計劃項目（項目編號：20120429、20140519001JH），以及吉林省高等學校新世紀優秀人纔支持計劃的資助，在此表示衷心感謝！ 全書內容共由七章組成，章緒論部分介紹國內外輸電線路抗冰災、減災的研究現狀和發展趨勢；第二章至第七章繫統的闡述輸電線路導線覆冰機理及雨凇覆冰預測模型；輸電塔-線體繫覆冰斷線的衝擊動力學理論模型；覆冰斷線和脫冰振動模型試驗以及數值模擬等研究內容。作者特別感謝研究團隊中的毛旭坤、李霞輝、劉法棟、初征宇、瀋磨群、呂春蕾等研究生，他們參加了有關本書的研究工作和部分章節的編排整理，書中部分計算結果和圖表出自他們之手，為本書的順利出版付出了辛勤的勞動和汗水。此外，在本書撰寫過程中，還參考了國內外學者的研究成果和相關文獻，這裡一並對原作者表示感謝。鋻於作者的研究水平及經驗所限，書中存在不足之處在所難免，敬請讀者不吝賜教。 劉春城 2017年3月於東北電力大學

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