输电线路舞动的非线性动力学研究

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输电导线舞动是偏心覆冰导线在风激励下产生的一种低频、大振幅自激振动。导线舞动不仅会引起杆塔、导线、金具及部件的损害,还会造成线路频繁跳闸与停电,对输电线路的安全运行危害很大,因此必须对输电线路的舞动进行研究。本文对输电线路单自由度、二自由度、三自由度模型进行研究,具体包括如下几个方面的内容: (1)对输电线路舞动的单自由度模型进行分析,使用多尺度法对其进行求解。研究了参数对零解稳定性和舞动振幅的影响。 (2)推导了输电线路舞动的二自由度运动微分方程。为了便于非线性动力学研究,对方程进行解耦,采用多尺度法进行求解,得到了平均方程,发现系统存在零解和周期解。研究了平均方程的零解稳定性,得到了环境参数和结构参数平面内零解的稳定边界曲线;研究了平均方程非零解的稳定性,得到了环境参数和结构参数对于舞动振幅的影响曲线,数值仿真验证了理论分析的结果。研究了风速和初始覆冰角度对于扭转振动的影响,发现随风速和初始覆冰角度的变化,扭转振动出现了比较复杂的分岔行为。对平均方程进行化简,得到了振幅分岔方程。根据奇异性理论,得到了分岔方程的普适开折,绘制了普适开折的保持性分岔图和非保持性分岔图。 (3)基于输电线路舞动的三自由度模型,采用数值仿真的方法分析了参数对于零解稳定性的影响,给出了环境参数和结构参数与临界风速的关系曲线。研究了风速对于垂直方向、水平方向和扭转振动的影响,发现随风速的变化,三种方向的振动都出现了概周期运动和混沌运动等复杂的动力学行为。研究了风速和初始覆冰角度对舞动轨迹的影响。
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