(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111279605.5 (22)申请日 2021.10.2 9 (71)申请人 国网河北省电力有限公司保定供电 分公司 地址 071000 河北省保定市阳光北 大街138 号 申请人 国网河北省电力有限公司 　 华北电力大 学 （保定） 　 国家电网有限公司 (72)发明人 曾军　佘凯　徐永卫　赵振华　 田江波　杨洋　钟乐鸣　江文强　 (74)专利代理 机构 北京睿博行远知识产权代理 有限公司 1 1297 专利代理师 董自亮(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力 计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑螺栓连接的输电铁 塔主材承 载力计算方法， 该方法用于解决输电铁 塔含螺栓连接主材承 载力计算不够准确的问题， 给出了利用有 限元方法计算含螺栓连接主材构 件承载力的建模 方法， 计算了含螺栓连接的输电 铁塔主材的非线性屈曲载荷， 得到了考虑螺栓连 接的输电铁塔主材载荷变形过程。 该方法考虑了 因输电铁塔中的螺栓节点的存在而产生的附加 弯矩的影 响， 减小计算的输电铁塔主材承载力与 实际情况的误差， 从而更准确的模拟输电铁塔主 材承载情况。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 114662352 A 2022.06.24 CN 114662352 A 1.一种考虑螺 栓连接的输电铁塔主材承载力计算方法， 其特 征在于包括如下步骤： S1， 建立含螺 栓连接的输电铁塔主材三维 实体模型； S2， 对三维 实体模型中的主材及螺 栓连接进行属性设置； S3， 对主材和螺 栓连接进行网格划分并建立螺 栓与主材间接触约束； S4， 边界条件的施加； S5， 主材承载力的求 解； S6， 对三维实体模型中主材、 螺栓连接的配合参数进行修改， 并重复步骤4和5， 根据求 解结果， 分析主材长细比、 螺栓大小、 螺栓预紧力、 螺栓松动个数和主材装配间隙参数对主 材极限承载力的影响规 律。 2.根据权利要求1所述的一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力计算方法， 其特征 在于所述三 维实体模 型包括两根不同型号的主材、 外包钢、 两个端板和螺栓， 其中两个主 材 一端通过外包钢包覆， 外包钢与主材之间通过多个螺栓连接， 两个主材 的另一端均设置端 板。 3.根据权利要求2所述的一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力计算方法， 其特征 在于所述三 维实体模 型是应用三 维设计软件对主 材、 外包钢、 端板和螺栓进行实体 建模， 并 进行装配， 再将装配所 得的构件导入到有限元分析 软件中。 4.根据权利要求2所述的一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力计算方法， 其特征 在于所述S2中， 基于有限元分析软件， 对主材、 外包钢、 端板和螺栓进 行属性设置， 并假定三 维实体模型为弹性 ‑强化二折线材料模型。 5.根据权利要求2所述的一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力计算方法， 其特征 在于所述S3中， 三维实体模 型采用C3D8R单元， 对主材、 外包钢、 端板和螺栓进行逐一网格划 分， 形成含螺栓主 材构件的有限元模 型， 并在主材、 外包钢、 螺栓三者接触的部 分， 建立面面 接触连接， 并设置摩擦系数。 6.根据权利要求2所述的一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力计算方法， 其特征 在于所述边界条件是在其中一个主材外侧的端板上， 完全约束位于主材最小轴处的节点， 在另一个主材外侧的端板上， 位于该主材最小轴处节点， 约束其垂直于主材长度方向的位 移， 并在该主材形心节点处， 施加沿主材长度方向、 并指向其内侧 位移载荷； 每个螺栓施加 螺栓预紧力。 7.根据权利要求2所述的一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力计算方法， 其特征 在于S5中， 对三 维实体模 型进行线性屈曲分析， 得到构件的一阶屈曲模态； 取一阶屈曲模态 变形结果的1/1000作为初始缺陷， 对两个主材分别进行非线性屈曲分析， 得到输电铁塔主 材的承载力。 8.根据权利要求3所述的一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力计算方法， 其特征 在于两个主材和外包钢均为等边角钢， 螺栓为标准六角螺栓， 外包钢分别与两个主材之间 连接的螺 栓个数相等， 且呈 单排排列。 9.根据权利要求8所述的一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力计算方法， 其特征 在于所述螺栓为非标准螺栓时， 非标准螺栓总的抗剪能力不低于原有标准螺栓的设计值， 非标准螺 栓的个数nl根据以下公式确定权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114662352 A 2式中， FQ为设计剪切力； n为标准螺栓个数； d为标准螺栓型号的直径， τ为标准螺栓的剪 切应力； nl为非标准 规格螺栓个数； dl为输电铁塔非标准螺 栓的直径。 10.根据权利要求3所述的一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力 计算方法， 其特征 在于所述的属性设置包括主材、 外包钢和端板的材质、 弹性模量、 泊松比、 屈服极限。 11.根据权利要求5所述的一种考虑螺栓连接的输电铁塔主材承载力 计算方法， 其特征 在于所述的螺 栓采用6.8级M20标准六角螺 栓， 螺栓预紧力取螺 栓极限承载力的6 0％。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114662352 A 3