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高压输电线路数值模拟中的参数化有限元法
资料介绍
高压输电线路在运行过程中常受到风、覆冰、甚至地震等随机载荷的作用。在这些荷载作用下，可能引起风偏闪络、电线断裂、覆冰导线舞动以及杆塔倒塌等事故，给国民经济造成重大损失。为了确保线路的安全运行，防止上述事故的发生，深入研究高压输电线路在复杂载荷下的力学响应已十分迫切。有限元方法已成为研究这类问题的重要方法和手段。 在有限元分析的各阶段中，通常建模和前处理占40％-45％的时间，后处理占50％-55％，计算仅占5％左右。为了提高建模和分析效率，在高压输电线路工程设计中采用参数化有限元方法分析相关力学问题具有重要的应用前景。 本论文介绍了ABAQUS高级有限元软件的二次开发功能、面向对象的 Python语言和利用PytHon语言在ABAQUS中实现参数化有限元方法的原理和步骤。讨论了高压输电线路的主要构件及其力学简化，给出了高压输电线路中各个构件的参数化有限元建模方法，包括几何模型的构造，作用于线路上的各种载荷的处理，各构件之间连接关系的处理，单元的选择和网格的划分等。基于ABAQUS/CAE平台开发了参数化有限元软件，并介绍了如何利用开发的软件进行参数化有限元建模的具体方法。利用开发的软件分别建立了高压输电线路风偏有限元模型和塔线体系动力特性分析有限元模型，通过对风偏和塔线体系动力特性的计算模拟，验证了所开发的软件的正确性和实用性。 实际应用表明，利用开发的参数化有限元软件，可以快速准确地建立高压输电线路的有限元模型，并完成相关问题的计算分析，该方法和软件在工程设计中具有广阔的应用前景。
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