[发明专利]基于梁单元的覆冰导线舞动ANSYS数值模拟方法

权利要求书

1.一种基于梁单元的覆冰导线舞动ANSYS数值模拟方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：确定梁单元类型和输电线路导线分裂数2N；建立整体坐标系和局部单元坐标系；分别获取输电线路中任一导线参数、绝缘子串参数、覆冰参数、所有导线与绝缘子串之间的约束参数以及间隔棒参数，建立导线静态模型；将导线静态模型扩至输电线路，得到输电线路静态模型；

S2：沿输电线路分布方向依次建立2N分裂间隔棒模型；

S3：采用斜风分解法对流经任一导线的风速进行分解，得到分解风速后，求解任一导线的升力、阻尼力和扭矩；

S4：将步骤S3得到的升力、阻尼力和扭矩对步骤S1得到的导线模型进行加载，得到导线受力模型；

S5：求解转换矩阵，获取导线所有局部坐标单元结点的运动位移值、速度值；将导线位移整体坐标系转换到局部单元坐标系；

S6：求解单线每个局部单元两个结点的结点力，利用转换矩阵，得到导线整体力；

S7：将步骤S6得到导线整体力转换成整体坐标系，得到导线覆冰舞动模型，从而得到输电线路覆冰舞动模型。

2.根据权利要求1所述的基于梁单元的覆冰导线舞动ANSYS数值模拟方法，其特征在于：所述梁单元类型为Beam188；所述梁单元位于整体坐标系和局部单元坐标系；整体坐标系为X、Y、Z，局部单元坐标系为x₁、x₂、x₃，输电线路上任意结点有6个自由度，3个平动自由度3个扭转自由度；

所述导线参数至少包括导线截面面积、导线初张力、导线材料属性、导线截面属性、导线均布比载γ、弧垂最低点的轴向应力σ₀、导线水平跨度l；

所述绝缘子串参数至少包括绝缘子截面面积、绝缘子长度、绝缘子材料属性、绝缘子截面属性；

所述约束参数至少包括导线与绝缘子的弹性模量；

所述间隔棒参数至少包括间隔棒材料属性、截面属性和结构参数。

3.根据权利要求2所述的基于梁单元的覆冰导线舞动ANSYS数值模拟方法，其特征在于所述建立导线静态模型具体步骤为：

S11：计算等高悬点架空线的档内悬链线长度L：

其中，γ为导线均布比载、σ₀为弧垂最低点的轴向应力、l为导线水平跨度；

S12：计算架空线最低点至左侧低悬挂点的水平距离a：

其中，h为架空线最低点至左侧低悬挂点的海拔高度差值；

S13：计算档距中央弧垂f：

S14：通过导入关键点横坐标x，计算关键点纵坐标y：

其中，x为沿导线方向的横坐标；h'为绝缘子挂点高度；

S15：改变步骤S14中沿导线方向的横坐标x，对应得到的2N个导线局部单元纵坐标y，根据2N个局部单元坐标，得到导线静态模型。

4.根据权利要求3所述的基于梁单元的覆冰导线舞动ANSYS数值模拟方法，其特征在于在步骤S1中，将导线静态模型扩至输电线路时，根据输电线路导线分裂数2N，对导线静态模型进行2N次复制得到输电线路静态模型。

5.根据权利要求1所述的基于梁单元的覆冰导线舞动ANSYS数值模拟方法，其特征在于：所述2N分裂间隔棒模型为根据所述导线的缩尺比例进行等比例缩小的虚拟模型，其中2N为大于等于1的整数；

所述2N分裂间隔棒模型包括第一平面、第二平面、第三平面和2N条相互平行的输电线，所述第一平面、第二平面、第三平面相互平行且与所述输电线相垂直，所述第一平面、第三平面到所述第二平面的距离均为L_jgb；

2N条输电线的截面连线呈正2N边形，相邻两条输电线之间均连接有一根分裂间隔棒，所述输电线从所述分裂间隔棒的线夹孔(23)内穿过，2N条分裂间隔棒分布在所述第一平面、第二平面、第三平面中的至少两个平面上。