[实用新型]带刚度可调节U型弹簧片的圆管输电塔气弹性模型

说明书

技术领域

本实用新型属于空气动力学模型技术领域，具体的为一种带刚度可调节U型弹簧片的圆管输电塔气弹性模型。

背景技术

输电塔气弹性模型用于输电塔线体系的气弹性风洞试验，气弹性模型刚度模拟通常有2种方法：集中刚度法和离散刚度法。集中刚度法要求模型各杆件既做到刚度相似又做到几何相似。由于输电塔为质量较轻刚度较大的格构式塔架,在满足刚度相似的条件下设计出的“芯梁”截面较大,会对整个铁塔的挡风面积产生较大的影响,而通常用于制作“外衣”的ABS塑料板在满足质量相似的情况下,杆件将非常纤薄,无法满足刚性“外衣”的要求,从而导致气弹试验结果的不准确。而按照离散刚度法的要求制作的模型很难保证在各个杆件刚度和几何尺寸相似的情况下做到模型的整体刚度和质量的严格相似。因此,采用这2种方法制作输电塔气弹模型的难度较大,也很难保证其满足气弹性风洞试验的要求。针对输电塔的结构特点,采用塔架节段加“U”型弹簧片制作铁塔的气弹性模型。

传统的“U”型弹簧片设计采用的是节段模型外粘贴“U”型弹簧片形成模型整体。如果运输前弹簧片已经粘贴好了，运输期间粘贴部分的薄弱环节容易损坏，并且模型体积大时不利于运输。如果运输后在实验室粘贴拼装，形成牢固整体，这将会占用实验时间。并且每个塔架截断处的弹簧片厚度、长度和宽度规格一样，这样的设计不能满足格构式变截面圆形钢管输电塔对模型刚度和振型的需求，从而得到的实验数据不能贴近于实际情况。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种带刚度可调节U型弹簧片的圆管输电塔气弹性模型，不仅具有制作工艺简单、成本低和方便运输组装的优点，而且能够满足格构式变截面圆形钢管输电塔对模型刚度和振型的需求，提高实验数据的精准度。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种带刚度可调节U型弹簧片的圆管输电塔气弹性模型，包括塔身模型，所述塔身模型包括塔柱，所述塔柱之间设有水平支撑杆和斜支撑杆，采用多个水平截面将所述塔身模型截断，所述塔柱被每一个所述水平截面截断的位置处设有弹簧片连接结构，所述弹簧片连接结构包括分别安装在所述塔柱被所述水平截面截断断口两端的接头，两个所述接头之间设有安装位置可调节的U型弹簧片，且所述U型弹簧片的两侧面分别安装在两个所述接头相向的端面上；被同一个所述水平截面截断的所有的所述塔柱的断口位置处安装的所述U型弹簧片的槽口开口方向均指向所述塔身模型在该水平截面上的几何中心。

进一步，所述接头包括用于插装在对应的所述塔柱断口内的小径段和位于所述断口外的大径段。

进一步，所述小径段的外径小于对应的所述塔柱断口处的内径0.03mm，所述大径段的外径大于对应的所述塔柱断口处的内径5mm，且所述小径段和大径段的长度均为1cm。

进一步，所述大径段的端面上设有宽度与对应的所述U型弹簧片的宽度相等的矩形槽，所述U型弹簧片的两侧面分别安装在对应的两个所述接头的矩形槽内。

进一步，所述矩形槽的深度为5mm。

进一步，所述矩形槽的侧壁上设有螺孔，所述螺孔内设有用于固定所述U型弹簧片的螺钉或螺栓。

进一步，所述矩形槽的两侧侧壁上分别对应设有两个螺孔。

进一步，U型弹簧片在其横截面上的抗剪刚度A₀为：

E₀A₀＝E₀bt

其中，E₀为U型弹簧片的弹性模量；b为“U”型弹簧片宽度；t为U型弹簧片厚度；

在该U型弹簧片安装位置处的所述塔柱的抗剪刚度A为：

其中，E为塔柱在该U型弹簧片安装位置处的弹性模量；D为塔柱在该U型弹簧片安装位置处的外径；d为塔柱在该U型弹簧片安装位置处的内径；令

E₀A₀＝EA

可得到该U型弹簧片的宽度为：

如此，即可计算得到被每一个所述水平截面截断的所述塔柱断口位置处安装的所述U型弹簧片的宽度。

进一步，将所述水平截面按照从下至上的方向依次记为水平截面G₁，水平截面G₂，······，水平截面G_n，并在塔身模型的顶端模拟设置一个水平截面G_n+1，对应的，被水平截面G_i截断的所述塔柱断口位置处安装的所述U型弹簧片记为弹簧片U_i，其中，i＝1,2，······，n；