亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

        2021-06-17 08:38:10黃原輝許福忠陳庚煌蘇東興楊華鋒
        自動化儀表 2021年5期
        關(guān)鍵詞:高空作業(yè)帶電作業(yè)高空

        黃原輝,許福忠,陳庚煌,蘇東興,楊華鋒

        (國網(wǎng)泉州供電公司,福建 泉州 362000)

        0 引言

        當(dāng)下,國內(nèi)高空作業(yè)機(jī)械制造企業(yè)發(fā)展規(guī)模已超百家,呈現(xiàn)出較快的發(fā)展趨勢[1-2]。根據(jù)高空作業(yè)平臺的特性,可將其劃分為八種類型:第一,車載式高空作業(yè)平臺;第二,牽引式高空作業(yè)平臺;第三,自行式高空作業(yè)平臺;第四,剪叉式高空作業(yè)平臺;第五,鋁合金式高空作業(yè)平臺;第六,曲臂式高空作業(yè)平臺;第七,蜘蛛式高空作業(yè)平臺;第八,套缸式高空作業(yè)平臺[3-10]。雖然高空作業(yè)平臺眾多,且各自具備不同的作業(yè)優(yōu)勢,但由于變電站環(huán)境較為特殊,制約了自行式高空帶電作業(yè)平臺在變電站中的大力推廣[11-15]。因此,本文將對10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計研究,以提高該平臺在變電站中的適應(yīng)度,增強(qiáng)該平臺在變電站中的應(yīng)用力度。

        1 組成概述

        10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺主要由底盤行走系統(tǒng)、桅柱式升降機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)式工作平臺、液壓系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)等組成。其中,底盤行走系統(tǒng)以輪驅(qū)方式驅(qū)動,且具備雙轉(zhuǎn)向功能和導(dǎo)軌移動功能;桅柱式升降機(jī)構(gòu)由六桅柱組結(jié)構(gòu)組成,增強(qiáng)了平臺作業(yè)時的穩(wěn)定性及剛度。旋轉(zhuǎn)式工作平臺能夠360°旋轉(zhuǎn),同時可在需要向四周延伸,提高了平臺作業(yè)的范圍。液壓系統(tǒng)具備升降動力裝置和支腿穩(wěn)定調(diào)平裝置。電氣控制系統(tǒng)附有多種安全保護(hù)系統(tǒng)和控制功能,以確保電氣控制系統(tǒng)的正常運行。此外,平臺結(jié)構(gòu)節(jié)點總數(shù)為1 300個,對桅柱式升降機(jī)構(gòu)而言,其關(guān)鍵節(jié)點有155、160、170、250、300等。

        2 動力學(xué)分析

        本文為確保結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全性,借助ANSYS軟件對10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動力學(xué)分析,主要分析有三:第一,模態(tài)分析,以解決結(jié)構(gòu)的振型問題;第二,諧響應(yīng)分析,以明確結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特性;第三,瞬態(tài)動力學(xué)分析,在動力荷載作用下,以解決結(jié)構(gòu)的響應(yīng)問題。

        2.1 模態(tài)分析

        通過模態(tài)分析,能夠有效獲取結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的固有頻率合模態(tài)振型。若明確構(gòu)件固有頻率,便可避免外部激振頻率對構(gòu)件在使用期間的干擾。而得到構(gòu)件模態(tài)振型后,可通過分析進(jìn)一步獲得構(gòu)件整體彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度的部位及強(qiáng)度。為降低研究的難度,本文將彈性體的動力學(xué)問題轉(zhuǎn)化成靜力學(xué)問題。在轉(zhuǎn)化期間,融入了達(dá)朗貝爾原理,得到的動力有限元基本方程如式(1)所示。

        MU″+CU′+KU=F(t)

        (1)

        令節(jié)點荷載向量F(t)為0時,對應(yīng)的自由振動方程如式(2)所示。

        MU″+CU′+KU=0

        (2)

        式中:M為質(zhì)量矩陣;C為阻尼矩陣;K為剛度矩陣;U″為節(jié)點加速度向量;U′為節(jié)點加速度向量;U為節(jié)點位移向量。

        此時,令阻尼矩陣為0,便能得到模態(tài)分析的基本方程,如式(3)所示。

        MU″+KU=0

        (3)

        通過對該方程組的求解,可得到式(4):

        (4)

        此時,將式(4)代入式(3),可對應(yīng)得到式(5)。

        (K-ω2M)A=0

        (5)

        式中:ω2為特征值;A為特征向量。

        通過對式(5)簡化求解可得到特征行列式,如式(6)所示。

        |K-ω2M|=0

        (6)

        通過進(jìn)一步求解,可得到振動頻率與標(biāo)準(zhǔn)振型向量的表達(dá)式,分別如式(7)和式(8)所示。

        (7)

        (8)

        表1 高空帶電作業(yè)平臺機(jī)構(gòu)前15階固有頻率及振型

        由于10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺的振動頻率不高,同時其結(jié)構(gòu)較大,導(dǎo)致其在動態(tài)響應(yīng)期間,低階模態(tài)的貢獻(xiàn)較為突出。加之在阻尼作用下,高階模態(tài)部分衰弱速度較快,故高階模態(tài)對響應(yīng)的貢獻(xiàn)可忽略不計。由此,本文模態(tài)分析只挑選了前15階固有頻率及其振型進(jìn)行分析。通過查閱表1可以看出,若表中固有頻率受到外界激振頻率的干擾(相接近),那么高空帶電作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)可能會產(chǎn)生較大的振幅,導(dǎo)致疲勞損壞事故的發(fā)生。所以,在設(shè)計期間,若明確外界激振頻率情況,可對固有頻率進(jìn)行調(diào)整,以避免外界激振頻率對固有頻率的干擾,降低疲勞損壞事故的發(fā)生。

        2.2 諧響應(yīng)分析

        在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中,周期響應(yīng)會隨著周期荷載的持續(xù)進(jìn)行而產(chǎn)生,這也是所謂的諧響應(yīng)。通過諧響應(yīng)分析,能夠得到不同頻率下結(jié)構(gòu)位移頻率曲線,即響應(yīng)值。在持續(xù)周期荷載作用下,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動力學(xué)運動方程可由式(9)表示。

        (9)

        (10)

        (11)

        此時,將式(10)、式(11)代入式(9)中便可得到諧響應(yīng)分析運動方程,如式(12)所示。

        (-ω2M+iωC+K)(U1+iU2)=(F1+iF2)

        (12)

        通過上述對諧響應(yīng)分析理論的了解,本文擬定三個流程來實現(xiàn)諧響應(yīng)分析:第一,構(gòu)建相應(yīng)的模型;第二,加載并求解;第三,觀察結(jié)果。在對高空平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行諧響應(yīng)分析前,需要將模態(tài)分析結(jié)果考慮在內(nèi),在簡諧荷載作用下,隨著時間變量的改變,以挖掘結(jié)構(gòu)位移、底部作用力及應(yīng)力的變化情況。為進(jìn)一步探究諧響應(yīng)分析效果,以10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺中的升降機(jī)構(gòu)中的三個節(jié)點(155、170、250)為對象,進(jìn)行了探究,得到的作用力隨頻率變化曲線如圖1所示。

        由圖1可以看出,節(jié)點響應(yīng)位移和底部作用力隨著頻率的增大,均呈現(xiàn)出先增后減的趨勢。具體可分為三個階段:第一階段,頻率在0~30 Hz內(nèi)急速上升;第二階段,頻率在30~40 Hz內(nèi)出現(xiàn)峰值;第三階段,頻率在40~50 Hz內(nèi)急速下滑至穩(wěn)定狀態(tài)。由此可見,升降機(jī)構(gòu)頻率在30~40 Hz內(nèi)出現(xiàn)共振現(xiàn)象的概率較大。因此,在實際施工中,應(yīng)降低激振力的產(chǎn)生,如在條件允許的前提下,盡量避免采取緊急制動。

        圖1 節(jié)點155、170、250響應(yīng)位移以及結(jié)構(gòu)底部作用力隨頻率變化曲線

        2.3 瞬態(tài)動力學(xué)分析

        通過瞬態(tài)動力學(xué)分析,能夠得到結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移應(yīng)變以及反作用力在隨機(jī)組合(瞬態(tài)荷載、穩(wěn)態(tài)荷載以及簡諧荷載)作用下的變化情況。其基本運動方程如式(13)所示。

        (13)

        在實際設(shè)計工程中,振動沖擊試驗一般不會開展。這是受場地條件、試驗條件以及經(jīng)濟(jì)條件等多種因素制約導(dǎo)致的結(jié)果。因此,本文借助ANSYS軟件對10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)中的升降結(jié)構(gòu)進(jìn)行了瞬態(tài)動力學(xué)分析,以獲取該結(jié)構(gòu)節(jié)點隨時間變化時的速度、位移等情況,為10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化作出貢獻(xiàn)?;谀B(tài)分析的結(jié)果,此處以升降機(jī)構(gòu)為研究對象,進(jìn)行了瞬態(tài)動力學(xué)分析,得到升降機(jī)構(gòu)節(jié)點300處隨時間推移而產(chǎn)生的速度、位移以及加速度響應(yīng)變化曲線,同時亦獲得了桅柱底部節(jié)點160處的變化曲線,具體如圖2所示。

        圖2 升降機(jī)構(gòu)節(jié)點160支反力、300處(位移、速度、加速度)響應(yīng)曲線

        由此可見,0~3 s內(nèi),升降機(jī)構(gòu)處于沖擊振動階段,而后在時間作用下,升降機(jī)構(gòu)逐漸步入穩(wěn)定勻速階段。也就是說,在3 s后升降機(jī)構(gòu)的加速度為0,處于勻速直線運動狀態(tài)。所以,在平臺滿載起升期間,操作人員應(yīng)當(dāng)把控好平臺的速度(啟動和制動速度),避免因不良操作(緊急制動和瞬時啟動)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)疲勞損壞。瞬態(tài)動力學(xué)分析的結(jié)果能為后期平臺結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供參考,以提高平臺結(jié)構(gòu)運行的安全性、平穩(wěn)性等。

        3 優(yōu)化設(shè)計

        3.1 優(yōu)化設(shè)計理論

        優(yōu)化設(shè)計屬于高級分析技術(shù)。通過該技術(shù)能夠得到產(chǎn)品的最優(yōu)設(shè)計方案。其特點是能夠直接使用ANSYS軟件分析的所有結(jié)果,無需為目標(biāo)函數(shù)與約束條件構(gòu)建解析方程。

        總體而言,可將最優(yōu)設(shè)計理解為既能滿足所有設(shè)計所需,又能通過多個方面節(jié)約設(shè)計成本,如產(chǎn)品的尺寸、質(zhì)量以及形狀等。最優(yōu)設(shè)計方案也就是通常所說的有效方案。

        3.2 優(yōu)化方法

        在控制條件作用下,目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小值便是優(yōu)化方法的最終詮釋。在ANSYS軟件中,主要有兩種優(yōu)化方法。第一,零階近似法。該方法只涉及到因變量的使用。通過該方法,能夠?qū)⒛繕?biāo)函數(shù)和狀態(tài)變量分別近似處理成最小值和所需的設(shè)計約束,同時亦能將約束優(yōu)化問題過渡到非約束優(yōu)化問題。由于該方法還具備使用便利和獲取優(yōu)化結(jié)果迅速的特點,因此在多個領(lǐng)域得到了應(yīng)用。第二,一階分析法。該方法以因變量的一階偏導(dǎo)數(shù)為基礎(chǔ),尋找出正確的搜尋方向,進(jìn)而獲得準(zhǔn)確的優(yōu)化結(jié)果。該方法通過添加罰函數(shù)的方式,將目標(biāo)函數(shù)約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成非約束優(yōu)化問題。由于該方法獲取的優(yōu)化結(jié)果精度較高,導(dǎo)致其在空間變化上應(yīng)用較為突出。

        3.3 優(yōu)化準(zhǔn)則

        令目標(biāo)函數(shù)第j次迭代結(jié)果為Fj和Xj,設(shè)計變量第(j-1)次迭代結(jié)果為Fj-1和Xj-1。其中:X為矢量;Fb為目標(biāo)變量;Xb為設(shè)計變量。若設(shè)計變量值和目標(biāo)變量值滿足式(14)和式(15)中的一個,那么就能斷定迭代處于收斂階段,可以終止迭代。

        [Fj-Fj-1]≤τ,[Fj-Fb]≤τ

        (14)

        |XjXj-1|≤τ,|Xj-Xb≤τ|

        (15)

        式中:目標(biāo)變量和設(shè)計變量的允差均由τ表示。

        ANSYS軟件中的循環(huán)次數(shù)控制法能夠有效解決優(yōu)化期間存在的不收斂問題。如在借助零階近似法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時,可通過調(diào)用opsubp指令對循環(huán)次數(shù)進(jìn)行設(shè)定,使其能夠在滿足循環(huán)次數(shù)情況下優(yōu)化,避免發(fā)生不收斂的問題、。

        3.4 優(yōu)化設(shè)計流程

        優(yōu)化設(shè)計流程主要可劃分三個步驟:第一,創(chuàng)建分析文件;第二,開始優(yōu)化分析,并指定優(yōu)化參數(shù);第三,借助后處理器查看優(yōu)化結(jié)果。每個步驟均可細(xì)分成不同的處理模塊,具體如圖3所示。

        圖3 優(yōu)化設(shè)計基本流程圖

        3.5 優(yōu)化設(shè)計分析結(jié)果

        在前文動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,本文借助ANSYS軟件中的一階分析法,對10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺升降結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,得到了結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移、質(zhì)量優(yōu)化前后情況對比如表2所示。

        表2 結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移、質(zhì)量優(yōu)化前后情況對比

        從表2可以看出,10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺升降結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化處理后,其最大應(yīng)變增大了0.499 mm,最大應(yīng)力增大了5.9 MPa,結(jié)構(gòu)質(zhì)量減少了45 kg,具有較好的優(yōu)化成果,且優(yōu)化后的最大應(yīng)變和最大應(yīng)力均在可控值范圍內(nèi)。該方法既降低了工程成本的消耗,又未對平臺結(jié)構(gòu)運行的安全性造成影響,值得被同類工程優(yōu)化所借鑒。

        4 結(jié)論

        本文首先對10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行了概述。其次,對10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動力學(xué)分析,如模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析以及瞬態(tài)動力學(xué)分析,旨在通過這類分析提高結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全性,為后繼優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。最后,在動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,借助ANSYS軟件對10 kV自行式高空帶電作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。其結(jié)果證明了本文優(yōu)化設(shè)計的可行性。該設(shè)計能夠有效降低平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計成本,提高平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性與安全性。

        猜你喜歡
        高空作業(yè)帶電作業(yè)高空
        高空走繩
        高空纜車
        帶電作業(yè)的安全操作方法
        不要高空拋物!
        一款剪叉式高空作業(yè)平臺的設(shè)計研究
        電子制作(2018年19期)2018-11-14 02:36:42
        10kV配網(wǎng)架空線路運行檢修帶電作業(yè)
        電子測試(2018年18期)2018-11-14 02:31:08
        高空莫拋物
        10KV配網(wǎng)帶電作業(yè)技術(shù)探討及應(yīng)用前景分析
        電子測試(2017年23期)2017-04-04 05:07:50
        一種不停電更換變壓器的帶電作業(yè)法
        高空作業(yè)車副車架及支腿結(jié)構(gòu)分析
        在线亚洲免费精品视频| 欧美综合自拍亚洲综合图片区| 成人久久免费视频| 亚洲精品国产av一区二区| 无遮高潮国产免费观看韩国 | 精品婷婷国产综合久久| 国产亚洲精品视频一区二区三区| 亚洲av无码久久| 亚洲欧洲日产国码高潮αv| 2021年国产精品每日更新| 国产熟女精品一区二区| 国产亚洲一区二区三区综合片| 私人毛片免费高清影视院| 97视频在线播放| 中日韩字幕中文字幕一区| 少妇被爽到高潮喷水免费福利 | 国产精品国产三级国产剧情| 一区二区三区中文字幕p站| 亚洲色欲色欲www| 欧美性一区| 中文少妇一区二区三区| av在线免费观看男人天堂| 久久久久夜夜夜精品国产| 韩国三级中文字幕hd久久精品| 亚洲区精品久久一区二区三区女同| 日本a级黄片免费观看| 夜夜添夜夜添夜夜摸夜夜摸 | 乱人伦人妻中文字幕不卡| 亚洲国产免费不卡视频| 亚洲色欲色欲www在线观看| 国产精品久久婷婷六月丁香| 日本国产一区二区三区在线观看| 人妻少妇av中文字幕乱码| 亚洲熟妇少妇任你躁在线观看无码 | 成人国产一区二区三区精品不卡| 中国亚洲av第一精品| 性无码专区无码| av一区无码不卡毛片| 亚洲精品熟女av影院| 激情综合五月开心婷婷| 国内精品久久久久影院一蜜桃|