基于ANSYS盘形悬式绝缘子的模态分析.pdf

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1、机械设计与制造第12期236MachineryDesign&Manufacture2012年12月文章编号：1001—3997(2012)12—0236—03基于ANSYS盘形悬式绝缘子的模态分析朱健云(盐城机电高等职业技术学校，盐城224005)ModalAnalysisoftheCapandPinInsulatorBasedontheANSYSZHUJian——yun(YanchengMechanical&ElectricalHigherVocationalTechnicalSchool，Yanch

2、eng224005，China)【摘要】模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。对结构进行模态分析求解结构的固有频率和振型，可以有效的了解结构的动态特性并为结构的检测提供理论依据；基于有限元分析软件ANSYS，对盘形悬式绝缘子建立三维有限元模型，选择BlockLanczos提取方法，提取前10阶模态；通过分析各阶模态的固有频率和振型，有效的判断了绝缘子的振动特性；一方面为绝缘子的动力学研究提供了基础，另一方面也有助于工程师对绝缘子故障的诊断。关键词：绝缘子；模态分析

3、；ANSYS；有限元【Abstract】Modalanalysisisamodernmethodofdynamiccharacteristicsstudy，andisalsoasystemdiscriminationmethodappliedinthefieldofengineeringvibration．Modalanalysisofthestructureonsolv—ingthenaturalfrequenciesandmodeshapescanefectivelyunderstandthedyn

4、amiccharacteristicsofthestructureandprovideatheoreticalbasisforthedetectionofthestructure．Thethree-dimensionalfiniteele-mentmodelofthecapandpininsulatorisestablishedandtheBlockLanczosextractionmethodischosentoextractthe10-ordermodalthroughthefiniteelemen

5、tanalysissoftwareANSYS．Byanalyzingthenaturalfrequencyandmodeshapesofeachmode，thevibrationcharacteristicsoftheinsulatorsisjudgedefective—ly；ontheonehand，thebasisforthedynamicsofinsulatorsisprovided，ontheotherhand，alsoenginee~arehelpedtodiagnoseinsulatorfa

6、ilure．KeyWords：Insulator；ModalAnalysis；ANSYS；FiniteElementAnalysis中图分类号：TH16文献标识码：A1引言式中：[]、[C]、[]—模型的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；—模型节点的位移矢量，它的一阶求导和二阶求导即分别绝缘子是电力系统中使用量最大的器件。在构成电力系统为节点位移的速度和加速度；，[f卜_模型的外界施加载荷。的不可或缺的各类输变电设备和器件中，绝缘子的结构比较简自由振动忽略阻尼。则上式简化为：单，制造成本也相对较低，但它的重

7、要性不亚于其他任何设备。[]{／／}+[]{u}-0任何一串绝缘子出问题都会造成输电线路故障，甚至会造成长时模态分析假定结构是线性的，ANSYS会忽略结构的非线性间停电，对电力系统的安全运行、工农业生产以及人们的日常生因素，即[]和[]保持常数。带人运动方程得到：活造成很大的危害。因此对绝缘子进行强度分析有助于了解绝缘([K]z[]){M}_{0}子的工作特性，并能为绝缘子的优化设计提供基础目。模态分析是式中：cc广自振圆周频率(单位：弧度／s)。研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领

8、上式方程的根为O)，z，即特征值，相应的向量为{uI，即特征向域中的应用121。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。振动模态是弹性结构的固量。特征值的平方根为从而可以得出结构的自然频率f=toI21v，有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构在某一特征向量{u}表示振型，即假定结构以频率振动时的振型[41。易受影响的频率范围内各阶主要模态的特I生，就可能预言结构在ANSYS求模态分析主要就