ANSYS自定義截面法在輸電鐵塔加固分析中的應用

莫 鈞，劉浩春，李 景

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

0 引 言

輸電線路塔線體系的外載荷主要是風載荷和導線覆冰。由于塔身結構面積較大，導線較長，且外部風載變化頻繁，風載荷將較大。在強臺風、下擊暴流作用下，塔身結構可能受到較為嚴重的損害[1-2]。

輸電線路塔線耦合體系分析是線路設計、運行及維護過程中的重要手段，可使用大型有限元分析軟件ANSYS進行分析。以較小成本增加鐵塔抵抗災害天氣的能力是較為經濟的方法，其中對薄弱部位進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 建模實例

2.1 模型準備

∟180×14的角鋼是100 kV線路塔腿主材常用的熱鍍鋅角鋼類型。本文將使用此規格進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中定義兩個常量l和t存儲角鋼的長度和厚度，即l=180 mm，t=14 mm。圖2中的11個點的坐標依次為（0,l）、（t,l）、（t,t）、（l,t）、（l,0）、（0,-l）、（-t,-l）、（-t,-t）、（-l,-t）、（-l,0）、（0,0）。

按11個點的坐標進行關鍵點定義后，根據點號和圖1所示的拓撲關系創建直線，其APDL命令流為：

K,1,0,L

K,2,T,L

…

LSTR,1,2

LSTR,2,3

2013年年底，分管市長專門召集試點工作領導小組各成員單位，布置2013年度實施最嚴格水資源管理制度年度考核工作。2014年年初，市政府辦、市發改委、市水利局、市績效辦聯合組成了最嚴格水資源管理制度考核小組，對各責任單位進行了考核。2014年5月，試點工作領導小組辦公室將考核結果上報了市政府，經市政府領導批示同意后，將考核結果通報各責任單位，并抄報市委組織部。

…

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

LSEL,ALL

AL,ALL

2.2 邊界剖分

為在使用截面時進行剖分，需劃分章節2.1中形成的面邊界線，如將邊界的長邊部位劃分為12段，其APDL命令流為：

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

將所有邊界進行自動劃分，可在GUI中依次選擇Preprocessor→Meshing→Mesh Tool。在彈出對話框的lines中選擇set，然后點擊pick all，可將全部12條邊進行剖分。

2.3 截面存儲

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

SECWRITE,’doubleMain’,’SECT’

截面信息文件儲存在當前ANSYS工程的工作目錄下，名為doubleMain.SECT。為使用該截面信息，執行Preprocessor→Modeling→Sections→Custom Section→Read From Existing Sections，在彈出的對話框中選擇生成截面文件，或直接執行：

SECTYPE,1,BEAM,MESH,

SECOFFSET,CENT,,,

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

ANSYS自動指定截面的ID號。為構成全部截面的枚舉，應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 論

ANSYS軟件內置了大量自定義截面，可設置截面參數以適應不同的梁受力分析條件。本文通過實例設置了自定義雙主材背靠背截面，并提供了相應的截面存儲和使用方法，為進行鐵塔加固的動力學時程分析奠定了基礎。

圖3 ANSYS自定義截面信息