基于非线性声弹性效应的输电铁塔螺栓预紧力预测数值分析

• Published in: 中国电力 Vol. 54; no. 10; pp. 152 - 160
• Main Authors: 张武能, 兰光宇, 汪毅, 张留斌, 吴克华, 王晓晨
• Format: Magazine Article
• Language: Chinese
• Published: 河南九域恩湃电力技术有限公司,河南 郑州 450000%国网河南省电力公司,河南 郑州 450000%国网河南省电力公司电力科学研究院,河南 郑州 450000%河南九域恩湃电力技术有限公司,河南 郑州 450000 01.10.2021; 西北工业大学 航空学院,陕西 西安 710072
• Subjects: 非线性声弹性效应;输电铁塔;螺栓预紧力;超弹性材料;纵波;有限元数值分析
• ISSN: 1004-9649
• DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202009013

基于发展输电铁塔螺栓结构健康监测技术的现实需求,利用非线性声弹性效应,建立了输电铁塔螺栓的有限元模型,并发展了一种基于多物理场耦合的数值迭代算法.首先,考虑输电铁塔螺栓的几何构形特征,建立了预紧力作用下螺栓结构的轴对称二维有限元模型,并考虑预紧力作用下超声纵波的非线性声弹性效应,采用考虑三阶声弹性效应的默纳汉超弹性材料,实现螺栓结构的应力-应变场和声场的耦合求解分析,并进行了试验验证.计算结果表明:预紧力和夹持长度对螺栓结构内部的应力场分布状态有着显著的影响,同时预紧力导致的波速变化和螺栓形变对超声纵波的渡越时间有着双重影响.所建模型和分析方法为基于非线性声弹性效应的螺栓预紧力测量技术提供了数值模拟分析平台,可为相关试验研究和仪器研制工作提供技术指导.