一種新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型的製作方法
2023-05-29 05:52:36
本發明屬於輸電線路設計
技術領域：
，涉及到風載荷實驗
技術領域：
的一種新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型。
背景技術：
：隨著高壓、特高壓輸電線路的建設和發展，高壓輸電塔的高度和線路的檔距越來越大。輸電塔結構在外界的激勵下更易發生氣動特性失穩，從而導致輸電塔大幅振動，甚至發生倒塔事故，嚴重威脅著輸電線路安全穩定運行。輸電塔是一種柔性結構，在風載荷的作用下會產生較大的響應，塔架結構風效應問題機理十分複雜，在理論上尚無法完整地解決，所以往往通過實驗的方法來研究風振響應。由於輸電塔結構和工作條件的特殊性，對其採用現場試驗研究的方法不易實現，通過氣彈模型風洞實驗測定輸電塔結構的氣動特性和風振動力響應視為目前較為經濟和有效的研究手段，然而合理有效的風洞實驗模型是獲得可靠研究數據的重要基礎。目前，現有的輸電塔氣彈模型主要存在的問題：1.不能滿足與輸電塔結構原型幾何相似和質量分布的相似；2.不能同時滿足與輸電塔結構原型阻尼、頻率和剛度分布的相似；3.不能準確地模擬出輸電塔結構在風載激勵下的渦流脫落效應以及氣動特性。技術實現要素：本發明針對上述存在的問題，提出一種新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型，該保證了氣彈模型和輸電塔原型結構的剛度相似性；同時做到了質量、阻尼、頻率、幾何等參數的相似；能夠準確地模擬出輸電塔結構在風載激勵下的氣動特性，為輸電線路抗風設計實驗研究提供了依據。本發明通過下列技術方案來實現：一種新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型包括曲臂(5)、角鋼型節段(3)、n型彈簧片(4)、銅絲(6)和塔架骨架體(1)；所述塔架骨架體(1)是由按幾何相似加工成的角鋼型鋁材節段(3)通過螺栓(7)連接而成；曲臂(5)是由角鋼型鋁材節段(3)通過n型彈簧片連接(4)而成，角鋼型節段內側設置有配重的金屬絲(6)。在上述的一種新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型中，所述的角鋼型鋁材節段(3)是與輸電塔原型結構等比例縮小。在上述的一種新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型中，所述的角鋼型節段(3)所用材料為鋁板。在上述的一種新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型中，所述的n型彈簧片(4)幾何參數是可調節的。在上述的一種新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型中，所述的配重的金屬絲(6)為銅絲。與現有技術相比，本發明一種新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型具有如下優點：本發明可以通過調節n型彈簧片(4)的幾何參數保證了氣彈模型的剛度相似性；同時利用金屬絲(6)的配重和等比例縮小的角鋼型鋁材節段(3)做到了質量、阻尼、頻率、幾何等參數的相似；製作過程簡單；能夠準確地模擬出輸電塔結構在風載激勵下的渦流脫落效應以及氣動特性，使模型風洞實驗可以獲得真實可靠的數據，便於進行輸電塔結構的風載特性研究。附圖說明圖1為本發明新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型的整體結構的示意圖。圖2為本發明新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型中杆材截面示意圖。圖3為本發明新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型中連接塊結構示意圖。圖4為本發明新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型中n型彈簧示意圖。圖中，1-骨架體；2-連接塊；3-角鋼型節段；4-n型彈簧片；5-曲臂；6-銅絲；7-螺栓孔。具體實施方式下面通過結合附圖和實施例對本發明作進一步具體的說明。如圖1所示本發明一種新型輸電塔結構風洞實驗用氣彈模型，包括：曲臂(5)、角鋼型節段(3)、n型彈簧片(4)、銅絲(6)和塔架骨架體(1)；所述塔架骨架體(1)是由按幾何相似加工成的角鋼型鋁材節段(3)通過螺栓(7)連接而成；曲臂(5)是由角鋼型鋁材節段(3)通過n型彈簧片連接(4)而成，角鋼型節段內側設置有配重的金屬絲(6)。所述輸電塔氣彈模型骨架體(1)為不同截面尺寸和長度尺寸的角鋼型鋁材節段(3)通過螺栓(7)連接組成；角鋼型節段(3)的幾何參數是通過相似比的原理計算而得；節段連接處採用等比例縮小的聯接塊(2)固定。然後將角鋼型鋁材節段(3)通過n型彈簧片(4)連接成模型的曲臂(5)；通過調節n型彈簧片(4)的幾何參數(L1，L2、L3、L4和h)保證氣彈模型的剛度相似；n型彈簧片(4)的幾何參數通過有限元計算得到。最後，通過有限元計算和動態試驗的標定，在節段內側不同位置貼上不同直徑的銅絲(6)，以保證氣彈模型的質量，阻尼等參數的相似性；曲臂(5)採用彈簧片(4)連接更能準確地模擬出在風載荷情況下輸電塔線體系耦合氣動力傳輸情況；同時下方採用等比例的螺栓連接保證了氣彈模型的穩定性。通過試驗標定和有限元計算此實施例的具體設計參數如表1所示。表1氣彈模型主要設計參數相似參數單位相似比數值幾何slm1∶n1∶15風速svm/s1∶n0.51∶3.87頻率sfHzn0.53.87拉伸剛度N·m21∶n31∶3375密度sρkg/m311質量kg1∶n31∶3375集中載荷N1∶n31∶3375阻尼比\11位移sγm1∶n1∶15加速度sαm/s211以上所述的具體實施例，對本發明的技術方案進行了進一步詳細的說明，並不限制本發明，其他的任何在未脫離本發明宗旨的前提下做出的各種變化均屬於本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3