CN101847855B - 架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法 - Google Patents

Abstract

架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法，它包括如下步骤：建立铁塔模型，设置导线舞动参数，建立铁塔与导线耦合系统模型，添加铁塔节点荷载，设置塔脚节点约束，定义荷载曲线；设置时间参数，利用核心计算模块进行计算求解；利用后处理模块，直接显示导线和塔架的舞动动画，直接计算输出铁塔单元的内力-时间历程曲线。根据计算输出的铁塔单元内力-时间历程曲线校核铁塔单元的承载力，据此判断铁塔单元是否需要进行加强。本发明考虑了铁塔与导线的耦合效应，对导线舞动规律的研究更具准确性，也可计算分析导线舞动对铁塔的影响，研究铁塔抗舞动的承载能力，提供铁塔单元加强的依据，可满足科研、工程设计的需要。

Description

架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法

技术领域

本发明涉及一种架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法。

背景技术

导线舞动是覆冰导线在相对稳定风的激励下产生的流固耦合非线性振动。

覆冰导线舞动幅度大，持续时间长，危害大。轻则相间闪络、损坏导线、金具，重则导致线路跳闸停电、断线倒塔等事故，造成重大经济损失。2008年的南方冰灾就出现多条输电线路铁塔因为导线舞动而破坏的事故。导线舞动在时间和空间上具有偶然性，难于观测。我国是舞动频发的国家，导线舞动成为威胁架空输电线路安全稳定运行的重要因素之一。

20世纪30年代以来，一些学者对导线舞动机理、舞动规律做了大量的研究，提出了多种舞动机理学说，包括Den Hartog的垂直舞动机理、O.Nigol的扭转舞动机理、P.Yu的偏心惯性耦合失稳机理、阵风诱发机理等。国内外学者对导线的舞动也做了大量的实验研究，提出了一些有效的并已在工程实践中得到运用的防舞措施。

以往的舞动研究多着眼于导线舞动本身，而把铁塔近似为某种弹簧支撑边界，这种研究方法具有如下缺点：(1)、没有考虑铁塔与导线之间的耦合效应，(2)、没有考虑相邻档导线在舞动过程中的相互耦合、相互影响；(3)、覆冰导线舞动对输电线路铁塔的影响研究很少，铁塔的在舞动条件下的安全性研究很少提及。

因此，在研究导线舞动的过程中考虑铁塔与导线的耦合效应，提升输电铁塔抗导线舞动的设计理论和水平，提高铁塔的抗舞承载能力，为方便计算和工程设计服务成为了一项非常重要的工作。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有导线舞动的研究没有考虑导线与铁塔的耦合效应、仅将铁塔近似为某种弹簧支撑边界的不足；而提供一种架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法。

本发明利用三维大位移、大转动、非线性动态显式有限元方法计算覆冰导线的舞动过程，建立铁塔与导线耦合模型，考虑铁塔与导线的耦合效应，计算分析导线的舞动规律以及铁塔在导线舞动作用下的受力状态，以便对铁塔抗舞承载能力进行安全性评估。可实现铁塔与导线耦合体系的快速建模、舞动计算分析和计算结果的输出，可动画显示导线舞动的全过程，以图形、文本形式输出导线端部张力的时间历程曲线以及铁塔构件内力的时间历程曲线，作为铁塔抗舞设计的依据。

本发明的目的是通过如下措施来达到的：架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法，其特征在于它包括如下步骤：

(1)、建立铁塔模型：导入直立式铁塔内力分析软件TTA生成的.dxf三维塔架线模型，将塔架的.dxf中所有线信息转化为有限元模型的单元信息，以确定单元在空间中的位置；对已经生成的有限元模型中每个单元截面的尺寸进行赋值或直接导入TTA生成的.out结果文件，并定义单元类型为梁单元类型或杆单元类型；在塔架有限元模型的单元截面尺寸及其在空间的位置确定之后，再对梁单元的截面朝向进行调整，使得梁单元截面方向与实际情况完全相同，即得到一个铁塔模型；再按照上述方法根据实际档距、转角度数、塔位高程建立多个铁塔模型；

(2)、设置导线舞动参数：在铁塔模型上设置导线舞动参数，①当导线为分裂导线时包括导线分裂数、分裂圆截面半径、耐张绝缘子串长度、导线参数、覆冰参数、风速、初始攻角θ和气动力系数；定义导线绝缘子串、分裂导线间隔棒的单元类型和材料属性，其中绝缘子串定义为杆单元，间隔棒定义为梁单元；②当导线为单导线时包括耐张绝缘子串长度、导线参数、覆冰参数、风速、初始攻角θ和气动力系数；定义导线绝缘子串的单元类型和材料属性，绝缘子串定义为杆单元；

所述的导线参数包括截面半径、钢芯截面面积、铝绞线截面面积、单位重量、弹性模量，覆冰参数为半椭圆型长轴方向的覆冰厚度，所述的气动力系数由风洞实验根据覆冰参数、导线截面、风速及初始攻角θ确定；

(3)、建立铁塔与导线耦合系统模型：在铁塔挂点上添加导线，并输入导线的架线张力和单元划分数量；采用二分迭代法对导线的初始形状进行计算，使导线在施加重力和初始张力后到达稳定平衡；在分裂导线内按照实际间距添加相内间隔棒；所述的初始张力T＝0.25Tp，Tp为导线的破断力；

(4)、在建立铁塔与导线耦合系统模型之后，添加铁塔节点荷载，设置塔脚节点约束，对塔脚在X轴、Y轴、Z轴三个方向的平动自由度和转动自由度进行约束，定义荷载曲线；设置时间参数：计算结束时间和计算结果输出时间间隔，生成计算文件，利用核心计算模块进行计算求解；

(5)、计算结束后，利用后处理模块，直接显示导线和塔架的舞动动画，通过图形输出导线任一截面的舞动轨迹，利用输出的导线节点位移-时间历程曲线计算出导线的舞动频率、舞动幅值；直接计算输出铁塔单元的内力-时间历程曲线。

(6)、根据计算输出的铁塔单元内力-时间历程曲线校核铁塔单元的承载力，据此判断铁塔单元是否需要进行加强。

在上述技术方案中，所述第(4)步中核心计算模块计算求解的方法为：

第一步：读取铁塔与导线耦合系统模型；

第二步：在0＜t＜＝200秒，在导线上缓慢加载重力及静风载荷；

在200＜t＜＝300秒，保持重力及静风载荷；

在300＜t＜T秒，加入动态载荷，其中T为结束时间；

第三步：通过动态计算模块获取导线节点坐标、转动角度、速度、加速度、角速度、角加速度；

第四步：根据第三步的数据计算导线单元速度、加速度、角速度、角加速度及攻角变化；

第五步：根据第四步的数据求得导线单元所受的舞动载荷；

第六步：根据第五步的数据将载荷平分到导线单元节点；

第七步：根据第六步的数据将平分到导线单元节点上的载荷加入第二步中的在300＜t＜T秒的动态载荷；

第八步：根据第七步得到的动态载荷对下一时刻再进行动态计算，进入第三步；再进入第四步、第五步、第六步、第七步、第八步如此循环；

第九步：将第三步中与设定的输出时间相符的数据记录并输出。

在上述技术方案中，所述确定导线初始形状的二分迭代法为：

步骤1：求导线在重力和架线张力的平衡下的形状；

步骤2：对所求得的形状进行变换，将导线所有节点与导线悬挂点的坐标差值乘上一个小于1.0的系数η，形成新的导线形状；

步骤3：对新的导线形状进行重力加载计算，并得到重力下的导线水平张力；

步骤4：对比计算出的水平张力和架线张力，如果水平张力小于架线张力，减小系数η，反之增大，该系数根据二分法确定；

步骤5：重复步骤2至步骤4，直到水平张力与架线张力相等，当差值绝对值小于50N时，认为相等，此时得到的形状即为导线初始形状。

本发明通过建立铁塔与导线耦合模型；对导线施加舞动荷载进行有限元计算分析；并利用后处理模块，以动画、图形和文本格式输出计算结果。

本发明的架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法，考虑了铁塔与导线的耦合效应，对导线舞动规律的研究更具准确性，也可计算分析导线舞动对铁塔的影响，研究铁塔抗舞动的承载能力，提供铁塔单元加强的依据，可满足科研、工程设计的需要。

附图说明

图1为GTA舞动计算仿真平台主界面；

图2为铁塔与导线耦合系统模型图；

图3为覆冰导线的截面示意图；

图4为覆冰导线受力图示意图；

图5为本发明核心计算模块的程序方框图；

图6为本发明中导线悬链的曲线图；

图7为铁塔与导线耦合系统模型内六分裂导线中部节点运动轨迹图；

图8为铁塔与导线耦合系统模型内六分裂导线中部节点位移-时间历程曲线。

图9为铁塔杆件的轴力-时间历程曲线。

图10为铁塔杆件的弯矩-时间历程曲线。

图11为铁塔杆件的扭矩-时间历程曲线。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明，本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

本发明的架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法是先建立铁塔与导线耦合系统模型，然后将系统受到的载荷作为激励，通过非线性动态有限元方法中的中心差分法求解系统的响应，最后通过GTA舞动计算仿真平台的后处理模块输出计算结果，整个过程均在GTA舞动计算仿真平台(另申请计算机软件登记)中进行，方便、快捷。

图1为GTA舞动计算仿真平台主界面，GTA舞动计算仿真平台的主要功能如下：从.dxf文件中导入塔架模型；从.out文件中导入铁塔单元截面尺寸；设置铁塔单元的截面朝向；建立单导线、分裂导线模型；添加节点载荷和节点约束，添加载荷曲线和设置时间控制参数；计算单导线、分裂导线的初始形状；单导线、分裂导线的覆冰舞动计算；铁塔单元内力的时间历程曲线输出及文本输出；节点位移的时间历程曲线输出及文本输出；整体塔架位移的动画显示；导线任一截面舞动轨迹的动画显示。

图2为铁塔与导线耦合系统模型图，两端为耐张塔，中间为两基直线塔，档距400m。

图3为覆冰导线的截面示意图，图中显示了导线钢芯直径7.04mm、导线外径23.94mm、半椭圆型长轴方向的覆冰厚度4.0mm。

图4为覆冰导线受力图示意图，图中：e为偏心距，G₁为覆冰重力，G₂为导线重力，θ角为初始攻角，

为导线y方向速度，

为导线z方向速度，U为风速，β为相对风速与y方向夹角，U_r为因为导线平动引起的相对风速，α为相对风速的攻角，F_L(x)为气动升力，F_D(x)为气动阻力，M_A(x)为气动扭矩。

图6为本发明中导线悬链的曲线图，图中A、B为等高悬挂点，L为档距，O点为导线悬链曲线最低点，x为曲线任一点离O点的水平距离，h₀为O点与水平参考线的距离。

图7为铁塔与导线耦合系统模型内六分裂导线中部节点运动轨迹图，图中所示六条曲线为某一档距离内六相六分裂导线中部节点的运动轨迹，包含从0时刻开始直至计算结束时刻内节点的y，z坐标信息，可以看出，该档距内六相导线舞动均以竖直方向为主，水平方向为辅。

图8为铁塔与导线耦合系统模型内六分裂导线中部节点位移-时间历程曲线。图中，U_x、U_y、U_z和U分别为节点沿x、y、z轴方向和合方向的位移，可以看出导线舞动时节点位移以竖直方向位移为主。

图9为铁塔单元的轴力-时间历程曲线，图中横轴为时间轴，单位为秒，纵轴为单元轴力，单位为千牛。可以看出在舞动过程中，塔架单元轴力随时间上下波动，波动幅值可达110KN左右。

图10为铁塔杆件的弯矩-时间历程曲线，图中横轴为时间轴，单位为秒，纵轴为单元端部弯矩，单位为千牛·米，M_zj和M_yj为单元端部j节点绕z和y轴的弯矩，可以看出在舞动过程中，塔架单元端部弯矩随时间上下波动，波动幅值较小。

图11为铁塔杆件的扭矩-时间历程曲线，图中横轴为时间轴，单位为秒，纵轴为单元扭矩，单位为千牛·米，可以看出在舞动过程中，塔架单元扭矩随时间上下波动，扭矩值很小。

本发明架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法，它包括如下步骤：

(1)、建立铁塔模型：导入直立式铁塔内力分析软件TTA生成的.dxf三维塔架线模型，将塔架的.dxf中所有线信息转化为有限元模型的单元信息，以确定单元在空间中的位置；对已经生成的有限元模型中每个单元截面的尺寸进行赋值或直接导入TTA生成的.out结果文件，并定义单元类型为梁单元类型或杆单元类型；在塔架有限元模型的单元截面尺寸及其在空间的位置确定之后，再对梁单元的截面朝向进行调整，使得梁单元截面方向与实际情况完全相同，即得到一个铁塔模型；再按照上述方法根据实际档距、转角度数、塔位高程建立多个铁塔模型；

(2)、设置导线舞动参数：在铁塔模型上设置导线舞动参数，①当导线为分裂导线时包括导线分裂数、分裂圆截面半径、耐张绝缘子串长度、导线参数、覆冰参数、风速、初始攻角θ和气动力系数；定义导线绝缘子串、分裂导线间隔棒的单元类型和材料属性，其中绝缘子串定义为杆单元，间隔棒定义为梁单元；②当导线为单导线时包括耐张绝缘子串长度、导线参数、覆冰参数、风速、初始攻角θ和气动力系数；定义导线绝缘子串的单元类型和材料属性，绝缘子串定义为杆单元；

所述的导线参数包括截面半径、钢芯截面面积、铝绞线截面面积、单位重量、弹性模量，覆冰参数为半椭圆型长轴方向的覆冰厚度，所述的气动力系数由风洞实验根据覆冰参数、导线截面、风速及初始攻角θ确定；

(3)、建立铁塔与导线耦合系统模型：在铁塔挂点上添加导线，并输入导线的架线张力和单元划分数量；采用二分迭代法对导线的初始形状进行计算，使导线在施加重力和初始张力后到达稳定平衡；在分裂导线内按照实际间距添加相内间隔棒；所述的初始张力T＝0.25Tp，Tp为导线的破断力；

(4)、在建立铁塔与导线耦合系统模型之后，添加铁塔节点荷载，设置塔脚节点约束，对塔脚在X轴、Y轴、Z轴三个方向的平动自由度和转动自由度进行约束，定义荷载曲线；设置时间参数：计算结束时间和计算结果输出时间间隔，生成计算文件，利用核心计算模块进行计算求解；

(5)、计算结束后，利用后处理模块，直接显示导线和塔架的舞动动画，通过图形输出导线任一截面的舞动轨迹，利用输出的导线节点位移-时间历程曲线计算出导线的舞动频率、舞动幅值；直接计算输出铁塔单元的内力-时间历程曲线。

(6)、根据计算输出的铁塔单元内力-时间历程曲线校核铁塔单元的承载力，据此判断铁塔单元是否需要进行加强。

所述第(4)步中核心计算模块计算求解的方法为：

第一步：读取铁塔与导线耦合系统模型；

第二步：在0＜t＜＝200秒，在导线上缓慢加载重力及静风载荷；

在200＜t＜＝300秒，保持重力及静风载荷；

在300＜t＜T秒，加入动态载荷，其中T为结束时间；

第三步：通过动态计算模块获取导线节点坐标、转动角度、速度、加速度、角速度、角加速度；

第四步：根据第三步的数据计算导线单元速度、加速度、角速度、角加速度及攻角变化；

第五步：根据第四步的数据求得导线单元所受的舞动载荷；

第六步：根据第五步的数据将载荷平分到导线单元节点；

第七步：根据第六步的数据将平分到导线单元节点上的载荷加入第二步中的在300＜t＜T秒的动态载荷；

第八步：根据第七步得到的动态载荷对下一时刻再进行动态计算，进入第三步；再进入第四步、第五步、第六步、第七步、第八步如此循环；

第九步：将第三步中与设定的输出时间相符的数据记录并输出(如图5所示)。

确定导线初始形状的二分迭代法为：

步骤1：求导线在重力和架线张力的平衡下的形状；

步骤2：对所求得的形状进行变换，将导线所有节点与导线悬挂点的坐标差值乘上一个小于1.0的系数η，形成新的导线形状；

步骤3：对新的导线形状进行重力加载计算，并得到重力下的导线水平张力；

步骤4：对比计算出的水平张力和架线张力，如果水平张力小于架线张力，减小系数η，反之增大，该系数根据二分法确定；

步骤5：重复步骤2至步骤4，直到水平张力与架线张力相等，当差值绝对值小于50N时，认为相等，此时得到的形状即为导线初始形状(如图6所示)。

下面通过计算分析对比说明初始形状计算的准确性和必要性：

按照本发明提出的方法确定的初始形状和假定为直线的初始形状，在加载重力之后的驰度与抛物线理论解进行对比、导线水平张力与设定的架线张力进行对比，说明本发明方法的准确性和必要性。

基于抛物线理论的悬链(导线)计算方程为：

$y=h_0+\frac{x^2}{2!h_0}$

$S=x+\frac{x^3}{3!h_0^2}$

式中，y为任意点的纵坐标，S为档距中点O到横坐标为x的点之间的导线实际长度(如图5所示)，

H为导线水平张力，q为均布载荷值(只受重力时为单位长度导线重量)。

取单根LGJ-300/40导线(国家标准)、400米档距、两端双耐张塔、架线张力为24000牛、重力加速度9.80665米²/秒(对应北半球维度20-40°区域内重力加速度)。

1、抛物线理论

按照抛物线理论解，上述导线的驰度为：9.258米；

2、直线初始形状

假定初始形状为直线，加载重力后得到导线的驰度为：7.72米，比理论解小16.57％；得到的水平张力为：28774.1牛，比设定的架线张力大19.89％；

3、按照本发明方法计算出的初始形状

按照本发明方法，计算出的初始形状并不为直线，加载重力后得到导线的驰度为：9.278米，比理论解大0.216％；得到的水平张力为：23947.3牛，比设定的架线张力小0.22％；

从上不难看出，如果假定初始形状为一条直线，在加载重力后不仅驰度不准确，而且导线的水平张力也与架线张力不符合；如果按照本发明方法进行初始形状的确定，在加载重力后，导线驰度与理论解误差为仅0.216％，得到的水平张力与架线张力误差仅为0.22％。对比可以看出，本发明提出的初始形状计算方法不仅有必要，而其计算准确率也极高。

下面对覆冰导线等效为单一一种材料及截面尺寸的方法进行说明：

覆冰导线的等效面积和等效密度计算：实际覆冰导线由铝、钢、覆冰三种材料组成(导线也可采用其它金属制成)，因此需将覆冰导线等效为单一一种材料及截面尺寸，计算其等效面积和等效密度。

导线等效面积为：

覆冰导线的等效密度为：

ρ＝(M_calc+A_iceρ_ice)/A

式中，A_ice为截面上覆冰的面积，ρ_ice为冰的密度，取为897.6kg/m³，M_calc为单位长度导线的计算重量。

下面对核心计算模块中采用的梁单元进行说明：

处理中使用Belytschko梁单元离散覆冰导线，该梁单元使用共旋技术来处理大转动，把梁的变形分为刚体平动、转动与真实变形，刚体位移不产生应变，只有真实变形才产生应变，适合于导线的舞动过程的大位移大转动处理。

下面对核心计算模块中的静态载荷进行说明：

导线的静态载荷包括有重力和风载两大部分。导线的自重可以通过整体的沿重力方向的加速度给定，而导线的静风载荷可以通过下式得到。

静风载荷表达式：

$\left\{\begin{array}{c}{F}_L\left(x\right)=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{air}}{U}^{2}d{C}_L\left(\mathrm{\α}\right)\\ F_D\left(x\right)=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{air}}{U}^{2}d{C}_D\left(\mathrm{\α}\right)\\ M_A\left(x\right)=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{air}}{U}^2{d}^2{C}_M\left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.$

式中，U即为风速，α即为攻角，气动力系数取风洞实验的取值，式中ρ_air为空气密度，d为导线直径，F_L(x)、F_D(x)、和M_A(x)分别为导线在x处的气动升力、气动阻力和气动力矩。

由于GTA计算仿真平台是动态的显式分析方法，为了尽量准确的模拟导线在静风载、重力作用下的平衡状态，通过缓慢加载载荷并最终保持载荷一段时间的方法对静平衡状态进行计算。

在根据上式计算出一定风速和初始攻角下的静风载后，通过缓慢加载的方法将静风载加载于导线的节点上。该加载过程共计算200s(s表示秒)，载荷每1.0s增加0.5％，在200s时刻载荷变为100％；之后保持100％载荷100s时间，使得导线波动的范围已经在可以接受的范围之内；在300s时刻，撤销静风载，并用动态舞动载荷替换，之后开始动态舞动计算。

下面对核心计算模块中的动态舞动载荷进行说明：

动态舞动载荷是指覆冰导线在舞动时承受的载荷，包括导线重力、覆冰重力和惯性力，偏心覆冰导致的偏心扭矩和覆冰运动时产生的惯性扭矩，以及动态风载荷(包括由风产生的气动升力、气动阻力和气动扭矩)。

在风的作用下，导线会受到垂直、水平以及扭转作用力(如图4示)，这些作用力的大小与导线长度为线性关系，假设单位长度的气动升力为F_L(x)、气动阻力为F_D(x)和气动力矩为M_A(x)，它们近似沿x轴分布，通常假定是准定常的，表示为：

$\left\{\begin{array}{c}{F}_L\left(x\right)=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{air}}{(U-\stackrel{\·}{w})}^{2}d[\frac{C_L\left(\mathrm{\α}\right)}{\cos \mathrm{\β}}-\frac{C_D\left(\mathrm{\α}\right)\tan \mathrm{\β}}{\cos \mathrm{\β}}]\\ F_D\left(x\right)=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{air}}{(U-\stackrel{\·}{w})}^{2}d[\frac{C_L\left(\mathrm{\α}\right)\tan \mathrm{\β}}{\cos \mathrm{\β}}+\frac{C_D\left(\mathrm{\α}\right)}{\cos \mathrm{\β}}]\\ M_A\left(x\right)=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{air}}{(U-\stackrel{\·}{w})}^2{d}^2\frac{C_M\left(\mathrm{\α}\right)}{2{\cos }^2\mathrm{\β}}\end{array}\right.$

式中ρ_air为空气密度，d为导线直径，

为导线z方向速度，U为风速，β为相对风速与y方向夹角，α为相对风速的攻角，气动力系数C_L(x)、C_D(x)和C_M(x)可由相应冰型的风洞实验确定。

对比实例：水布垭-潜江I II回500kV送电线路舞动计算

水布垭-潜江I II回500kV送电线路工程，线路为东西走向，在湖北荆州地区(设计杆塔号：302#～851#)为双回路紧凑型线路，导线采用6分裂LGJ-300/40导线，地处平原。受大风降雪恶劣天气的影响，双回路紧凑型线路部分于2008年1月11日～13日发生舞动，线路运检人员现场拍下舞动录像，并实测出舞动幅值和舞动频率。

计算模型：七塔六档线两个耐张段，400米档距，6分裂LGJ-300/40导线，8m/s风速、30°初始攻角。

计算结果：

A.计算的导线舞动幅值平均值为5.4米，与水潜线现场实测的舞动幅值5.0-6.0m比较吻合。

B.计算的导线舞动频率为22次/分钟，与水潜线现场实测的舞动频率为22-23次/分钟比较吻合。

通过该实例中覆冰导线舞动规律的计算对比，本发明的架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法安全可靠，方便实用。

需要说明的是对于本专业普通的技术人员来说，在不改变本发明原理的情况下，还可以对本发明做出适当的改变和变形，这同样属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法，其特征在于它包括如下步骤：

(1)、建立铁塔模型：导入直立式铁塔内力分析软件TTA生成的.dxf三维塔架线模型，将塔架的.dxf中所有线信息转化为有限元模型的单元信息，以确定单元在空间中的位置；对已经生成的有限元模型中每个单元截面的尺寸进行赋值或直接导入TTA生成的.out结果文件，并定义单元类型为梁单元类型或杆单元类型；在塔架有限元模型的单元截面尺寸及其在空间的位置确定之后，再对梁单元的截面朝向进行调整，使得梁单元截面方向与实际情况完全相同，即得到一个铁塔模型；再按照上述方法根据实际档距、转角度数、塔位高程建立多个铁塔模型；

(2)、设置导线舞动参数：在铁塔模型上设置导线舞动参数，①当导线为分裂导线时包括导线分裂数、分裂圆截面半径、耐张绝缘子串长度、导线参数、覆冰参数、风速、初始攻角θ和气动力系数；定义导线绝缘子串、分裂导线间隔棒的单元类型和材料属性，其中绝缘子串定义为杆单元，间隔棒定义为梁单元；②当导线为单元导线时包括耐张绝缘子串长度、导线参数、覆冰参数、风速、初始攻角θ和气动力系数；定义导线绝缘子串的单元类型和材料属性，绝缘子串定义为杆单元；

所述的导线参数包括截面半径、钢芯截面面积、铝绞线截面面积、单位重量、弹性模量，覆冰参数为半椭圆型长轴方向的覆冰厚度，所述的气动力系数由风洞实验根据覆冰参数、导线截面、风速及初始攻角θ确定；

(3)、建立铁塔与导线耦合系统模型：在铁塔挂点上添加导线，并输入导线的架线张力和单元划分数量；采用二分迭代法对导线的初始形状进行计算，使导线在施加重力和初始张力后到达稳定平衡；在分裂导线内按照实际间距添加相内间隔棒；所述的初始张力T＝0.25Tp，Tp为导线的破断力；

(4)、在建立铁塔与导线耦合系统模型之后，添加铁塔节点荷载，设置塔脚节点约束，对塔脚在X轴、Y轴、Z轴三个方向的平动自由度和转动自由度进行约束，定义荷载曲线；设置时间参数：计算结束时间和计算结果输出时间间隔，生成计算文件，利用核心计算模块进行计算求解；

(5)、计算结束后，利用后处理模块，直接显示导线和塔架的舞动动画，通过图形输出导线任一截面的舞动轨迹，利用输出的导线节点位移-时间历程曲线计算出导线的舞动频率、舞动幅值；直接计算输出铁塔的内力-时间历程曲线；

(6)、根据计算输出的铁塔单元内力-时间历程曲线校核铁塔单元的承载力，据此判断铁塔单元是否需要进行加强；

所述第(4)步中核心计算模块计算求解的方法为：

第一步：读取铁塔与导线耦合系统模型；

第二步：在0＜t＜＝200秒，在导线上缓慢加载重力及静风载荷；

在200＜t＜＝300秒，保持重力及静风载荷；

在300＜t＜T1秒，加入动态载荷，其中T1为结束时间；

第三步：通过动态计算模块获取导线节点坐标、转动角度、速度、加速度、角速度、角加速度；

第四步：根据第三步的数据计算导线单元速度、加速度、角速度、角加速度及攻角变化；

第五步：根据第四步的数据求得导线单元所受的舞动载荷；

第六步：根据第五步的数据将载荷平分到导线单元节点；

第七步：根据第六步的数据将平分到导线单元节点上的载荷加入第二步中的在300＜t＜T1秒的动态载荷；

第八步：根据第七步得到的动态载荷对下一时刻再进行动态计算，进入第三步；再进入第四步、第五步、第六步、第七步、第八步、如此循环；

第九步：将第三步中与设定的输出时间相符的数据记录并输出。

2.根据权利要求1所述的架空输电线路铁塔抗导线舞动的方法，其特征在于计算所述导线的初始形状的二分迭代法为：

步骤1：求导线在重力和架线张力的平衡下的形状；

步骤2：对所求得的形状进行变换，将导线所有节点与导线悬挂点的坐标差值乘上一个小于1.0的系数η，形成新的导线形状；

步骤3：对新的导线形状进行重力加载计算，并得到重力下的导线水平张力；

步骤4：对比计算出的水平张力和架线张力，如果水平张力小于架线张力，减小系数η，反之增大；

步骤5：重复步骤2至步骤4，直到水平张力与架线张力相等，当差值绝对值小于50N时，认为相等，此时得到的形状即为导线初始形状。

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