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1、延延 边边 大大 学学 2017 年 4 月 30 日 学校代码：学校代码：1018410184 学学号：号：21141226632114122663 本本 科科 毕毕 业业 论论 文文 本科毕业设计本科毕业设计 题题目目 ： 基 于基 于 A N S Y SA N S Y S 的的 铁 塔 动 态 特 性 及铁 塔 动 态 特 性 及 稳 定 性 有 限 元 分 析稳 定 性 有 限 元 分 析 学 生 姓 名学 生 姓 名 ： 卢 思 屹卢 思 屹 学学院院 ： 工 学 院工 学 院 专专业 ：业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 班
2、班级 ：级 ： 2 02 0 1 11 1 级级 指 导 教 师指 导 教 师 ： 崔 承 勋崔 承 勋 延边大学本科毕业论文 1 目录目录 catalogcatalog 摘要.1 引言.2 第一章绪论.3 1.1 国内外关于铁塔的研究现状.3 1.2 本文工作.4 第二章1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔的有限元建模.5 2.1 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔概述.5 2.2 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔有限元模型的建立.5 2.3 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔有限元模型的建立.6 2.41C-SJ1-27m110KV 铁塔的计算载荷.
3、9 2.4.1 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的外载荷简介.9 2.4.2 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔载荷计算.9 2.5 小结.10 3.1 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的静力分析.10 3.2 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的模态分析.13 3.3 小结.18 第四章 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔的整体稳定性分析.19 4.1 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的在大风工况下（14N）的风振响应.19 4.1.1 铁塔在大风工况下的分析.21 4.2 1C-SJ1-27m110KV 铁塔雪载工况.23 4.3 1C-SJ1-27m110K
4、V 铁塔的整体稳定性分析方法.25 4.4 拉线铁塔的简单介绍及想法.26 4.5 小结.26 第五章 有限元分析法及软件的简要介绍.27 5.1 有限元分析法介绍.27 5.2 ANSYS 软件介绍.27 结论.28 参考文献.29 致谢.32 延边大学本科毕业论文 1 摘摘要要 对于现阶段输电铁塔测试开销昂贵、试验前有必要进行对输电铁塔的模拟仿真。输 电铁塔作为电力输送的支柱，近年来，随着国民经济的快速增长，电力业发展迅疾， 对输电铁塔行业飞速发展起到了推波助澜的作用。 因此整个电力系统的安全与经济运 行主要在于铁塔的安全可靠性。 在本篇论文中， 有限元分析软件 ANSYS 与铁塔实验分析
5、及检验各种工作条件下的响 应分析研究，并比较铁塔数据，确保模型的真实性和正确性，在风荷载及雪载荷作用 下的动力响应计算的塔，研究表明，有限元模型可以模拟试验塔的实际受力情况，为 后续实验提供依据。 关键词：ANSYS； 输电铁塔； 有限元； 建模 ；动态特性 ；稳定性 Abstract According to the real tower test costly, test must be carried out before the simulation problem.Transmission tower as power transmission backbone, in recent
6、 years, with the rapid growth of the national economy, the rapid development of electric power industry, to promote the rapid development of transmission line tower industry. Safe and economic operation of the safety and reliability of the tower is directly related to power system. In this paper, th
7、e finite element analysis software ANSYS simulation study from the static stability of transmission tower based on experimental data and compared with the tower, to ensure the accuracy of the model, ,the calculation of power tower in the wind load, snow load and seismic action under the impact load
8、caused by the response; the 延边大学本科毕业论文 2 results show that the finite element model can simulate the tower test when the real stress condition, provide the basis for subsequent tower test simulation, the tower type etc. Key words： ANSYS； power transmission tower； finite element method； Modeling； dyn
9、amic behavior；whole stability 引引言言 中国的经济建设从改革开放以后呈现百花齐放的蓬勃发展的状态， 而作为中国的一 项基本工业电力，其他产业的发展的快慢直接受制于电力产业的发展。近年来， 电力需求大幅增长的大城市，而热，水力和核能发电设备，大多数都远离城市，现如 今社会正朝着发展高电压，大容量输电线路的建设方向稳步前进着。 电力系统的组成部分有很多，其中最重要组成部分就是大容量、高电压的架空输电 线路，这也是必不可少的组成部分。也是电力传输，主要的链接交换，分配和功率调 节系统。输电塔作为输电线路的支柱，总投资额的 40%核算都由输电线路的输电铁塔 承担， 占有相
10、当大的比重，电力系统的安全与经济运行与输电铁塔的安全可靠性息息 相关，在现代社会越来越受到人们的关注。 延边大学本科毕业论文 3 第一章第一章绪论绪论 1.1 国内外关于铁塔的研究现状国内外关于铁塔的研究现状 国内铁塔设计方法有很多， 手工计算是最为传统的一种。结构矩阵分析方法通 常是进行力学性能分析时的常用办法， 确定其横截面积的大小时是基于强度条件和铁 塔杆件的稳定性条件， 在铁塔设计的选材工作的完成的方面。铁塔设计经验丰富者是 完成这诸多方面的主力军。 输电铁塔主要在电网建设方面起决定性作用。 中国长期以来一直存在电力供应的严 重不平衡的情况， 电网投资的短板已成为制约电力工业健康发展的
11、瓶颈。今后中国将 继续在电网建设的大规模投资，行业景气的 1C-SJ1-27m110KV 输电塔将保持较高水 平。 有限元法发作为一种最有效的方法，在工程领域的计算数学和计算科学的现代计 算中的原因是伴随着计算机技术及软件的飞速发展， 根据铁塔的结构和有限元方法的 的优势体现在其复杂性， 有限元分析法是目前国内外学者最热衷的关于铁塔问题分析 研究的方法。 截止到 2015 年，在中国境内，对于 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔的研究，就 基于有限元模型分析 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔时，在工程处理方面，空间桁架 模型或空间钢框架模型是主要的采用方案， 在塔结构静强
12、度优化设计的一个更高的水 平，和设计的理论依据是完美的，相应的。目前，如何将逐渐成为一个热门的方法应 用于国内外的桁架结构和极限理论的现代非线性分析的输电塔结构分析和输电塔结 构设计分析， 国内一些学者在塔的整体稳定性分析的非线性分析开始做研究，并提出 了一些方法。 延边大学本科毕业论文 4 1.2 本文工作本文工作 本文运用有限元仿真模型， 以及利用大型通用有限元分析软件 ANSYS 进行有限元分 析， 以 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔为计算实例，对它进行了十阶模态分析以及在 大风工况（14N）下和大雪工况（10N）下的分析。下面几个方面是本文的工作的主要 内容: (1)针对
13、 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔空间结构特点，采用有限元计算模型 1C-SJ1-27m110KV输电线路杆塔用在基于ANSYS对铁塔进行有限元分析时， 利用ANSYS 有限元分析软件对 1C-SJ1-27m110KV 铁塔进行了建模; (2)利用 ANSYS 有限元分析软件对 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔进行静力分析， 研 究铁塔在大风工况（14N） 、大雪工况（10N）下构件的内力、变形; (3)在对1C-SJ1-27m110KV输电铁塔杆塔进行模态分析时采用ANSYS软件对其进行分 析，对振动固有频率以及各阶振动振型进行了大量研究。除此之外同时对 1C-SJ1
14、-27m110KV输电线路杆塔的重力以及线重对 1C-SJ1-27m110KV输电线路杆塔的 影响方面关于动态特性的进行了研究; (4)利用大型通用有限元分析软件ANSYS有限元分析软件对1C-SJ1-27m110KV输电铁 塔杆塔进行风载荷 、雪载荷分析 （5） 对拉线型输电铁塔提出想法和简要分析 延边大学本科毕业论文 5 第第二二章章1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔输电线路杆塔的的 有限元建模有限元建模 2.1 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔输电线路杆塔概述概述 高压输电的重要组成部分是输电线塔。作为支撑线，地线及其他配件及对安全 距离的掌控是输电线塔最主要的功能
15、，在安全距离的掌控方面，导线到地面，交叉或 其他建筑物要尤为关注。 针对 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔导线的电压水平，气候 条件，地形输电塔结构的变化，以及各种因素改变操作条件建设，各种形式的。 在国内方面，建塔方案有诸多种，而自立式铁塔的建塔可行性方案也有很多。在 这多如浩瀚烟海般的方案之中螺栓、角钢和钢板的这种建模方案是被采用最多的方 式，在构件制作方面，完全由由钢板、角钢制作来完成，1C-SJ1-27m110KV 输电线路 杆塔螺栓联接组合而成占有很大比例来负责构件的链接部位。 2.2 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔输电线路杆塔有限元模型的建立有限元模型的建
16、立 铁塔建立是在大型通用软件 ANSYS 中建立，利用软件功能建立坐标系及关键点，其 模 型 CAD 图 如 下 ， 具 体 数 据 参 考 图 中 1C-SJ1-27m 铁 塔 数 据 ： 延边大学本科毕业论文 6 图 3.2 2.3 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔输电线路杆塔有限元模型的建立有限元模型的建立 本文在针对铁塔研究时以1C-SJ1-27m110KV输电线路杆塔高为27m的铁塔进行分 析，它的结构简图如下图所示： 延边大学本科毕业论文 7 图 2.3 图 2.31 延边大学本科毕业论文 8 图 2.32 图 2.33 1C-SJ1-27m110KV 铁塔由各种型钢及
17、角钢组装组成，梁单元是 1C-SJ1-27m110KV 铁塔重要材料和横隔材料，除此之外杆单元在材料成分方面视为斜材料，如图所示， 1C-SJ1-27m110KV铁塔联接处中央的轴线彼此相交而形成为 1C-SJ1-27m110KV铁塔模 型的节点， 包括梁单元与杆单元在内的模型单元是由两节点之间存在的角钢简化而来 的。 延边大学本科毕业论文 9 2.41C-SJ1-27m110KV 铁塔铁塔的计算载荷的计算载荷 2.4.1 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的外载荷简介铁塔的外载荷简介 高压输电塔之所以通常可以分为三个部分，是因为力的方向是不同的：首先横向荷 载是第一部分：作用在塔架结构沿水
18、平方向载荷；第二部分是纵向载荷：对铁塔横担 方向作用在塔架结构的垂直荷载；第三部分：沿竖向荷载作用在1C-SJ1-27m110KV塔 架结构的竖向荷载。 除此之外， 承载和传输塔之所以可以分为三个部分， 主要是根据其载荷的作用方式： 首先永久荷载是第一部分：在自重力塔，铁塔导线，铁塔绝缘子都包括的情况下，金 具等固定设备重力也涵盖其中；第二部分是可变荷载风荷载，这包括：导线和铁塔绝 缘子在大雪工况下的覆冰荷载， 施工的维护和临时载荷以及导线的张力也大都涵盖其 中；特殊荷载作为第三部分：负荷因地震引起的负荷断线以及地震荷载都包括在内， 在特殊复杂的地形区域或者山坡上，由于不均匀的负荷不平衡造成的
19、冰的张力。 在这过程中1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆基于 ANSYS 的有限元计算，其中在载荷这 一方面可变的荷载分为横向荷载根据所需计算， 、永久荷载也分为横向荷载根据所需 计算和特殊荷载还是分为横向荷载根据所需计算。除此之外呢垂直的载荷作用在 1C-SJ1-27m110KV 塔上的节点是来源于上述的分解作用，另外纵向的载荷以及竖向的 载荷作用在1C-SJ1-27m110KV 塔上的节点也是来源于上述的分解作用 2.4.2 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔载荷计算输电线路杆塔载荷计算 在针对铁塔分析过程中 ，1C-SJ1-27m110KV 铁塔的计算载荷主要分 为 1
20、C-SJ1-27m110KV 铁 塔 自 身 的 载 荷 以 及 1C-SJ1-27m110KV 铁 塔 的 外 部 载 荷;1C-SJ1-27m110KV 铁塔的自身重力是自身载荷的主要来源， 而而 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔的静态外部载荷和动态载荷又是铁塔外部载荷的两个分支。 本文承受导线、地线、金具等的重量以及;大风工况下的风载，大雪工况下的低 延边大学本科毕业论文 10 温载荷、 导线的安装过程、地线的安装过程时的 1C-SJ1-27m110KV 铁塔内部来源方面 是载荷的来源;1C-SJ1-27m110KV 铁塔的静态外载荷大都来自于 1C-SJ1-27m110KV
21、 输 电线路杆塔导线、1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔地线断相时的载荷。在架空输电 线路杆塔结构设计技术规定(2002 年)的详细介绍中可以看出，正常大风工况、覆 雪工况、1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆塔拉力差形成的部位是地线，在此时的工况、 以及安装工况分为两种： 导线安装与吊地线安装皆属于 1C-SJ1-27m110KV 输电线路杆 塔危险工况之一（在静态分析计算时） 。 2.5 小结小结 本章针对1C-SJ1-27m110KV 铁塔分析时，着重点立足于结构特点，桁梁混合有限元分 析模型被确认使用在基于 ANSYS 的有限元分析计算中进行分析，ANSYS 作为被使用
22、最 多 的 大 型 通 用 有 限 元 分 析 软 件 对 1C-SJ1-27m110KV 铁 塔 进 行 建 模 ， 也 对 1C-SJ1-27m110KV 铁塔在各种工况下的外部载荷进行了讨论分析判断。 第第三三章章1C-SJ1-27m110KV铁塔铁塔有限元分析有限元分析 3.1 1C-SJ1-27m110KV 铁塔铁塔的静力分析的静力分析 静力分析作为输电线路自立式铁塔力学分析的基础， 以 1C-SJ1-27m110KV 铁塔杆件 的内力（静态条件下）以及地基作用力（基础状态下）对 1C-SJ1-27m110KV 铁塔对作 为理论依据的的铁塔设计方案在铁塔设计中通常是优化设计， 其中的
23、基础作用力也是 静态作用力。这也是本文首先对 1C-SJ1-27m110KV 铁塔进行静力分析的原因。 延边大学本科毕业论文 11 在第二章中进行有限元建模时是针对 1C-SJ1-27m110KV 铁塔为实际例子的， 同时在 各种工况下（包括大风（14N）工况，大雪（10N）工况等等）1C-SJ1-27m110KV 铁塔 在的外围部分载荷进行了讨论分析判断。 以下是 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的静力分析图 图 3.1 1C-SJ1-27m110KV 铁塔自重图 延边大学本科毕业论文 12 图 3.1.1 1C-SJ1-27m110KV 铁塔静力分析线重+自重静力分析图 图 3.1.2
24、 1C-SJ1-27m110KV 铁塔静力分析图 延边大学本科毕业论文 13 3.2 1C-SJ1-27m110KV 铁塔铁塔的模态分析的模态分析 指定求解类型为模态分析作为制定求解模型进入求解器;模态提取方法指定，大 型通用有限元分析软件 ANSYS 中的模态提取方法有 7 种: 子空间法和 Reduced 法、BlockLanczos 法或者 PowerDynaimics 在大多数问题解决 与分析中相较于其他方法， 这三种方法其实就足够，在很特殊情况下其他方法才有可 能被用到。本例对 1C-SJ1-27m110KV 铁塔所进行的模态分析采用兰索斯法。 以下是 1C-SJ1-27m110KV
25、 铁塔十阶模态分析： 图 3.2.1 延边大学本科毕业论文 14 图 3.2.2 图 3.2.3 延边大学本科毕业论文 15 图 3.2.4 图 3.2.5 延边大学本科毕业论文 16 图 3.2.6 图 3.2.7 延边大学本科毕业论文 17 图 3.2.8 图 3.2.9 延边大学本科毕业论文 18 图 3.2.10 3.3 小结小结 对于 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔，杆件的内力的引起主要来源于 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔结构的导线重量(包括作用力产生 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔导线上的这一 部分)，从这来看，初始应力范畴中相当于 1C-SJ1-2
26、7m110KV 铁塔的杆件包括在范畴 内，1C-SJ1-27m110KV 铁塔结构的有效刚度的减少主要在于受轴向初始应力作用的结 构杆件， 振动频率有所降低以及 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔结构的振动特性影响主要 来自于以上的原因 延边大学本科毕业论文 19 第四章第四章 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔的整体稳输电铁塔的整体稳 定性分析定性分析 4.1 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的在大风工况下铁塔的在大风工况下（14N）的风振响的风振响 应应 1C-SJ1-27m110KV铁塔的风振响应(90度14N大风)在基于大型通用有限元分析软 件 ANSYS 的 分 析
27、时 ， 铁 塔 结 构 的 风 振 系 数 是 首 先 分 区 域 计 算 出 来 的 ， 1C-SJ1-27m110KV 铁塔各个迎风构件考虑风振响应时的风载荷由风载荷计算公式计 算得来， 根据计算结果，在 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的各个节点上施加所计算得到的杆 件风载荷， 在对 1C-SJ1-27m110KV 铁塔进行风振响应的结构分析计算时主要使用静态 分析方法进行分析。 下图是考虑自重、线重、14N 风载： 图 4.11 延边大学本科毕业论文 20 图 4.12 图 4.1.3 1C-SJ1-27m110KV 铁塔风振响应图 延边大学本科毕业论文 21 4.1.1 铁塔在大
28、风工况下的分析铁塔在大风工况下的分析 工程结构的的重要设计载荷有很多种，风载荷是其中极为重要的组成部分 。高 楼大厦，拥有比较高的结构化物体，比如常见的工厂内部烟囱、电杆、以及具有比较 高结构化的塔楼，主要的作用常常由风载荷来承担。 建筑物的实体， 在很大一种程度上造成了阻碍，而这一部分因素是影响空气流动 的主要原因， 压力或吸力正因如此会在在建筑物表面形成，建筑物所受到的风载荷大 都来源于这些被称为压力或者是吸力。通过查阅实际测量得资料表，建筑物的表面风 载荷的分布不是均匀的，地处的位置方向、建筑物的形态外观、建筑物的地基以及拔 起的高度、 还有在建筑物周围一系列自然地质因素，这种种的一切都
29、与风载荷的大小 等因素有着密切关系。 风力这一概念比较模糊， 在日常生活中我们常常说风的强度即为风力，风级被用 来表示风力， 对工程结构造成威胁风力是来源于风力达到 7 级或 7 级以上，这样的大 风甚至可能导致建筑物的损毁和倒塌。 我们将风速转换为风压来表示风力的大小以便 于结构的实际设计计算。 垂直于风向的平面在最大风速时上所受到的压力统称为风压。风速与风压与 之间有 普遍应用公式为: 2 g2 0vW 式中:单位体积的重力(KN/m2 v:风速。 根据上式，各种工程中常用的风压为： 2 g2 0vW = 2 2 / 1600 v MKN 具有静力和动力作用的双重特点的风载荷，稳定风是其静
30、力部分的名称，脉 动风是动力部分的名称。 将风载荷作为静力载荷来处理用于分析稳定风对工程结构的 影响，换句话说就是风振系数取为 1.0。 首先， 比较 1C-SJ1-27m110KV 铁塔不考虑风振响应与考虑风振响应所得到的 延边大学本科毕业论文 22 不同的杆件内力图， 这些都是在正常大风工况下进行的，可以发现铁塔的其他杆件内 力比塔腿主材内力小很多，杆件受压内力的来源是最大内力，由于 1C-SJ1-27m110KV 铁塔是前后对称结构，本文只列出了一根塔腿的杆件内力状态 内力图有很多种外部状态的情况， 其中不考虑风振影响铁塔杆件是本文研究内力 图的一种。 正常大风工况下，我们可以通过蛛丝马
31、迹来看出 1C-SJ1-27m110KV 铁塔塔 座这一部位所考虑的大风振动影响，1C-SJ1-27m110KV 铁塔塔座这一部位不考虑大风 振动影响的内力放大基本一致， 前提是在正常大风工况下。塔座延展部位杆件内力的 变化，在铁塔方面相应而增加。在计算 1C-SJ1-27m110KV 铁塔强度时，内力放大对铁 塔强度的影响应该考虑进去。 在国家建筑物设计技术规定(2000） 中有这样的规定，我们本文研究的， 1C-SJ1-27m110KV 铁塔高度为 27 米，风载荷调整系数采取为 1.5，杆件内力计算是重 中之重， 因此计算铁塔一定要考虑影响有风载荷的影响，风载荷在杆塔的各个高度都 有一定
32、的调整，而在这些调整上我们的做法是统一采取一个系数。系数(风振系数) 根据国家建筑物设计技术规定(2000） 规定,在计算铁塔的风振响应时采用等效静 力的方法根据规范规定并利用大型通用有限元分析软件 ANSYS 分析，从结果可以看 出，杆件内力方面上面的结果比铁塔变形的结果要大，这些都是根据规范所得的，以 正常大风工况下如按照上述设计技术规定选择铁塔的截面的安全可靠性是不行的。 安全性作为一个重要的课题， 我们在以外载荷预定状态下，我们文中的铁塔是否安 全为目的。两种基本形式可以完美的诠释结构的损毁。强度破坏是第一种，截面材料 的最大抵抗能力小于此时截面的内力。 延边大学本科毕业论文 23 4
33、.2 1C-SJ1-27m110KV 铁塔雪载工况铁塔雪载工况 本文在 使用 ANSYS 软件进 行 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的 雪载分析 ，在 1C-SJ1-27m110KV 铁 塔 的 各 个 节 点 上 施 加 所 计 算 得 到 的 杆 件 雪 载 荷 ， 对 1C-SJ1-27m110KV 铁塔进行雪载响应的结构分析计算时通常使用静态分析的方法进 行分析。 图 4.21 延边大学本科毕业论文 24 图 4.2.2 1C-SJ1-27m110KV 铁塔雪载工况图 延边大学本科毕业论文 25 4.3 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的整体稳定性分析方法铁塔的整体稳定性分析
34、方法 对 1C-SJ1-27m110KV 铁塔进行稳定性分析时通常采用桁梁模型进行分析， 空间桁 梁结构由杆单元和梁单元组成是对 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的简化。 在 1C-SJ1-27m110KV 铁塔结构的整体稳定性分析中， 如果铁塔的影响单独考虑轴 向力的影响， 进行计算时梁单元应退化为杆单元来考虑，结构整体稳定性的影响是主 要来源于 1C-SJ1-27m110KV 铁塔某些杆单元(梁单元退化为杆单元)失稳，和整体稳定 性分析时的误差。 透过 1C-SJ1-27m110KV 铁塔构造的特点的分析，1C-SJ1-27m110KV 铁塔结构为高 次超静定结构这一现象我们不难发现。
35、但是对于 1C-SJ1-27m110KV 铁塔整个来说，整 个铁塔的内力重分布的引起是由于某一些杆件发生失稳， 整个结构稳定性的丧失却不 一定会因此发生。 在极限载荷作用下， 我们假定 1C-SJ1-27m110KV 铁塔的弹性结构是理想的，拉杆 和压杆的失稳模式不同是理想线弹性结构系统中的特点，1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔 的超静定杆系结构一般是由角钢和钢板组合而成，强度破坏一般为拉杆 ，丧失稳定 破坏则大多是压杆。在 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔的设计过程中，1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔杆件以屈服强度为设计强度的依据， 换句话说材料的屈服强度为杆件的轴向
36、 许用应力。 当 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔的压杆的许用应力小于承受轴向压应力时，杆件失 稳， 对 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔整体结构来说， 这样一个失稳的杆件在贡献度方面， 对 刚 度 已 经 失 效 了 。 失 稳 的 杆 件 两 端 的 反 弹 力 在 整 个 铁 塔 结 构 中 ， 即 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔杆件的临界反弹力被保留了下来。 当 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔的拉杆许用应力小于承受的轴向拉应力时， 拉杆的 强度被损毁，与此同时，截面材料的最大抵抗能力小于截面的内力，对 1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔整体结构
37、来说强度损毁的拉杆不但对刚度己没有贡献，而 且伴随着杆件的损毁急剧下降，可以得出杆件两端对结构的拉力也加速损毁 ，结果 就是结构构件甚至于整个结构的破坏，1C-SJ1-27m110KV 输电铁塔整体稳定性完全丧 失。因此在进行分析时，当发现某一根拉杆的许用应力拿来与轴向应力做比较时，发 现远远小于， 这可以说明强度破坏或损毁了，此时就可认为铁塔的安全可靠性已经不 延边大学本科毕业论文 26 复存在了。 4.4 拉线铁塔的简单介绍及想法拉线铁塔的简单介绍及想法 在自立式铁塔的基础上发展起来的一种铁塔被称之为拉线式输电铁塔，其结构优 点有着自立式铁塔有着不可比拟的地方，伴随着我国改革开放以后经济日
38、新月异，作 为基础国家业工农方面的大量需要，大型电力网络已经走入各个发展不错的城 市， 而在这之后有专业语言高压输电线路将会越来越多，从这出发我们重视的安全问 题以及节约的国策的优点越显著进而成为至关重要的一部分，电压越高，拉线铁塔的 相应优点越明显，综上所述，最具发展前途的必将是拉线 V 型铁塔。 截止到 2015 年，拉线式铁塔在国内已经越来越被广泛的应用，但是很可惜的是 我们发现在理论分析方面我们做的远远不够。工作的完成进度也相去甚远，拉线输电 铁塔的理论也没有被任何学者完整的提出。探索拉线 V 型铁塔结构的有限元解法，对 拉线输电铁塔进行全面分析，是非常有必要的。 在一般的情况中有很多
39、种情况，其中正常的荷载作用是最常见的情况之一， 索单元的内力确定一定以及肯定不会等于零，就悬架结构中来看。然而，某一特定的 荷载下对于某一给定的结构， 当有一个甚至多个索单元发生松弛的情况发生时，换句 话说就是索单元丧失承载能力是因为受压而形成的，在这种及特殊的情况下，索单元 的松弛是被允许的， 这样的允许其实相当于改变了原结构本身。改变的原因是因为在 原结构中去掉了该单元导致而成的。因此，在基于大型通用有限元分析软件 ANSYS 对拉线式铁塔结构进行整体稳定性分析时， 索单元的松弛是要考虑在各种情况下的不 可或缺的因素。 4.5 小结小结 综合载荷增量法，讲出了使用 ANSYS 软件分析 1
40、C-SJ1-27m110KV 铁塔整体稳定 性的分析方法。 延边大学本科毕业论文 27 第五章第五章 有限元分析法及软件的简要介绍有限元分析法及软件的简要介绍 5.1 有限元分析法介绍有限元分析法介绍 有限元分析法，在本科阶段没有过多的涉猎，因本文大量使用，在这里为读者简 单介绍一下。有限单元法就是有限元法，工具是分片插值多项式，我们人类在电子计 算机的基础上求解微分方程的数值方法.在日常的生活中，有很多大型的建筑不能被 模拟，比如本文提到的铁塔，这个方法很好的解决了问题，通俗来讲，盖楼不可能拿 楼来进行试验，而是先通过有限元分析法的分析计算来确定工程所需建筑物是否安 全。有限元分析法在诸多领
41、域都有不可或缺的应用。在本科学习的诸多分析方法中， 我认为，有限元分析法是集机械之大成，方便快捷的为我们提出分析问题、解决问题 的方案，也很直观的观察机械方面的建材，零部件，以及设计的缺陷与优点。虽然分 析计算过程不易，但对现今世界的发展起到了很重大的作用 5.2 ANSYS 软件介绍软件介绍 软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。 延边大学本科毕业论文 28 结结论论 本文利用ANSYS软件对1C-SJ1-27m110KV输电杆塔进行了静力分析，并对 1C-SJ1-27m110KV输电杆塔进行了110阶模态分析得到了相应的振型以及在大风工况 下（14N）以及覆雪工况下（10N）的分析。以下成果和结论是由本文的分析工作取得: (1)1C-SJ1-27m110KV输电杆塔的三维建模在大型通用有限元分析软件ANSYS中用 直接建模方式，简单理解学会了ANSYS建模的特点及应用 (2)要对1C-SJ1-27m110KV输电铁塔进行基于大型通用有限元分析软件ANSYS的接 触分析有限元计算时， 网格的划分质量是极为重要的.大型通用有限元分析软件ANSYS 提供了的自由网格划分功能，如果直接利用对1C-SJ1-27m110KV输电铁塔的网络进行 划分，致使铁塔上的