移动载荷作用下输电线路的动力响应分析

摘要

针对巡检设备对输电线路振动激励大、振动机理不明确的问题，通过研究移动载荷对输电线的动力学特性，探究其动力响应及振动规律。提出了一种三维动态非线性柔索模型，并对巡检机器人进行了动力学建模;采用联合拉格朗日-里兹法对移动载荷输电线耦合系统的动力学方程进行离散，利用MATLAB进行数值仿真，分析了非线性效应对输电线路的影响;针对移动载荷速度和输电线路安装高差的典型工况进行了仿真计算。结果表明，在移动载荷作用下，输电线呈非线性大位移特性并具有端部效应，轴向力增量的非线性因子最高达1.677;增大移动荷载速度（0.5～2 m/s），横向位移、纵向位移和轴向力增量分别增大2.4%、3.9%和4.4%，端部效应振幅分别增大140%、138%和225%;增大安装高差（0～10 m），输电线下垂距离减小，纵向位移与轴向力增量分别减小7.3%和6.2%，端部效应振频最大降低50%。研究成果可为移动载荷作用下柔索结构的相关工程设计提供理论参考。

关键词

动力响应分析 / 输电线 / 移动载荷 / 非线性效应

基金资助

国家自然科学基金（62163032,62063030）; 兵团财政科技计划（2022CB011,2022CB002-07）; 石河子大学成果转化与技术推广计划（CGZH202306,CGZH202307）