soyut

Tek açılı çelik üyeleri, güç iletim kulelerindeki temel bileşenlerdir, Yüksek voltaj ve ultra yüksek voltajlı iletim hatlarının yapısal talepleri nedeniyle önemli basınç yükleri taşıma. Bu üyelerin nihai sıkıştırıcı yük taşıma kapasitesi, çeşitli yükleme koşullarında kule stabilitesi ve güvenliğini sağlamak için kritik öneme sahiptir., Rüzgar dahil, ve rüzgar hızları ile kafes direğin farklı yüksekliklerini etkileyen rüzgar yükleri Tablo'da verilmiştir., ve sismik kuvvetler. Bu makale, tek açılı çeliğin nihai basınç kapasitesi hakkındaki araştırmanın kapsamlı bir analizini sunmaktadır., malzeme özelliklerine odaklanmak, burkulma davranışı, ve deneysel ve sayısal çalışmalar. Karşılaştırmalı tablolar aracılığıyla, Farklı çelik kalitelerinin performansını değerlendiriyoruz, Kesitsel konfigürasyonlar, ve tasarım parametreleri, incelik oranı ve eksantriklik gibi. Son çalışmalar, Gerçek tip kule testleri ve sonlu eleman analizleri dahil, burkulma modlarını ve başarısızlık mekanizmalarını anlamadaki gelişmeleri vurgulamak için incelenmiştir. Analiz, mühendislere ve araştırmacılara, şanzıman kulelerinde gelişmiş yük taşıma kapasitesi ve yapısal verimlilik açısından açılı çelik üyelerinin tasarımını optimize etmede rehberlik etmeyi amaçlamaktadır..

1. Giriş

Güç iletim kuleleri, yüksek voltaj ve ultra yüksek voltaj çizgilerini destekleyen kritik altyapı bileşenleridir, Elektriğin geniş mesafelerden verimli aktarılmasını sağlamak. Tek açılı çelik üyeleri, tipik olarak kesitte l şeklinde, yüksek mukavemet / ağırlık oranları nedeniyle bu kulelerde yaygın olarak kullanılmaktadır, İmalat kolaylığı, ve yapısal konfigürasyonlarda çok yönlülük. ancak, Bu üyeler öncelikle basınç yüklerine tabi tutulur, nihai yük taşıma kapasitelerini önemli bir tasarım değerlendirmesi yapmak. Yerel burkulma gibi başarısızlık modları, Küresel burkulma, ve malzeme verimi, açı çeliğinin kapasitesini önemli ölçüde azaltabilir, Tower istikrarına risk vermek.

Daha uzun ve daha ağır yüklü kulelere artan talep, Ultra yüksek voltajla sürüldü (UHV) Sistemler gibi 1000 KV Tin-Meng-Shadong Hattı, açılı çeliğin sıkıştırma davranışı hakkında ileri araştırmalar yapmayı gerektirmiştir. Son çalışmalar, gerçek tip kule testleri ve sayısal simülasyonlar gibi, malzeme seçimini optimize etmeye odaklandı, kesit tasarımı, ve yük taşıma kapasitesini artırmak için bağlantı detayları. Bu makale bu bulguları sentezler, Tek açılı çeliğin nihai basınç kapasitesini etkileyen faktörlerin ayrıntılı bir analizini sağlamak, malzeme özellikleri dahil, narinlik, ve sınır koşulları. Mevcut araştırmaları anlamak ve gelecekteki gelişmelere rehberlik etmek için sağlam bir çerçeve sunmak üzere karşılaştırmalı tablolar ve parametre analizleri sunulmuştur..

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)

2. Malzeme Özellikleri ve Tasarım Parametreleri

Tek açılı çeliğin basınç kapasitesi, malzeme özelliklerine ve geometrik özelliklere bağlıdır. Şanzıman kulelerinde kullanılan ortak çelik dereceler arasında Q235, Q345, ve Q420, Q460 ve gelişmiş yüksek mukavemetli çelikler gibi daha yüksek güçlü kalitelerle (AHSS) UHV uygulamaları için çekiş kazanmak. Bu malzemeler verim gücüne göre seçilir, çekme mukavemeti, süneklik, ve kaynaklanabilirlik.

2.1 Anahtar Malzeme Özellikleri

Sıkıştırma kapasitesini etkileyen birincil malzeme özellikleri:

• Akma dayanımı (f_y): Plastik deformasyonun başladığı stres, burkulmaya ve verimi direnmek için kritik.
• Gerilme direnci (f_u): Kırmadan önceki maksimum stres, malzemenin nihai kapasitesini gösteren.
• Young’ın Modülü (e): Malzemenin sertliği, Elastik burkulma davranışını etkilemek.
• Süneklik: Plastik olarak deforme olma yeteneği, Dinamik yükler altında enerjiyi emmek için gerekli.

2.2 Tasarım parametreleri

Anahtar tasarım parametreleri:

• Narinlik Oranı (λ = l/r): Etkili uzunluk oranı (L) Çırpma yarıçapına (R), Yöneten küresel burkulma.
• Kesit alanı (bir): Eksenel yük kapasitesini belirler.
• Eksantriklik (e): Bağlantı detayları nedeniyle merkez dışı yükleme, ek bükme anlarını indüklemek.
• Sınır koşulları: Sabit, sabitlenmiş, veya kısmen kısıtlanmış uçlar burkulma modlarını etkiler.

2.3 Çelik derecelerinin karşılaştırılması

Masa 1 Şanzıman kuleleri için tek açılı çelikte kullanılan ortak çelik kalitelerinin mekanik özelliklerini karşılaştırır.

Kaynak: GB/T'den uyarlanmış 700-2006 ve gb/t 1591-2018 standartlar

3. Burkulma davranışı ve başarısızlık modları

Tek açılı çeliğin nihai sıkıştırma kapasitesi öncelikle bükülme ile sınırlıdır, Yerel olarak ortaya çıkabilir, küresel, veya bükülme modları. Burkulma modu incelik oranına bağlıdır, kesit geometrisi, ve yükleme koşulları.

3.1 Yerel burkulma

Yerel burkulma, genişlik-kalınlık oranı olduğunda açı bölümünün flanşlarında veya ağında meydana gelir (b/t) yüksek. Bu mod ince duvarlı bölümlerde yaygındır ve kapasiteyi önemli ölçüde azaltabilir. 420 büyük bölümlü çelik üzerine çalışmalar (örneğin, L200X20) Yerel burkulmanın akma gücünün altındaki streslerde başlatıldığını göstermiştir, Kompakt bölüm tasarımlarını gerektiren.

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Type = Görüntüle&id = 202405011)

3.2 Küresel burkulma

Küresel burkulma, veya Euler burkulması, yüksek incelik oranlarına sahip ince üyelerde meydana gelir (L > 80). Kritik burkulma yükü (P_CR) tarafından verildi:

P_cr = π²i / (KL)²

E Young’ın Modülü nerede, Ben atalet anı, K, etkili uzunluk faktörüdür, ve L üye uzunluğudur. Tek açılı çelik için, zayıf eksen (tipik olarak z-z ekseni) Asimetrik kesit nedeniyle küresel burkulmayı yönetir.

3.3 Bükülme burulma burkulması

Bollanmış bağlantılarda eksantrik yüklemeden dolayı tek açılı çelikte bükülme burulma burkulması yaygındır, kombine bükülme ve burulmaya neden olur. Q345 açılı çelik üzerine bir çalışma (L125x10) Eksantrikliğin bu mod riskini arttırdığını gösterdi, kapasiteyi azaltmak 20% eşmerkezli yükleme ile karşılaştırıldığında.

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

3.4 Burkulma kapasitelerinin karşılaştırılması

Masa 2 Farklı enine kesitlere ve çelik derecelere sahip tek açılı çelik elemanların nihai basınç kapasitelerini karşılaştırır., deneysel ve sayısal verilere dayanarak.

Kaynak: Deneysel çalışmalardan ve sonlu eleman analizlerinden derlendi

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Type = Görüntüle&id = 202405011)

4. Deneysel ve sayısal çalışmalar

Son araştırmalar, şanzıman kulelerinde tek açılı çeliğin sıkıştırma kapasitesini araştırmak için deneysel testler ve sayısal simülasyonlar kullanmıştır.. Bu çalışmalar burkulma davranışına ilişkin değerli bilgiler sağlar, Yük dağılımı, ve tasarım optimizasyonu.

4.1 True-Type Tower Testleri

Gerçek tip kule testleri, teorik hesaplamaları doğrulamak için tasarım yüklerine maruz kalan tam ölçekli veya ölçekli kule modellerini içerir. Dikkate değer bir örnek, Tin-Meng-skangong için ZBC30105BL Kulesi'nin gerçek tipi testidir. 1000 KV UHV hattı. Kule, Q345B tek ve çift açılı çelik ile inşa edilmiştir, çeşitli yük koşullarında test edildi, Rüzgar dahil (30 MS) ve buz (10 aa). Sonuçlar, tek açılı üyelerin ölçülen basınç kapasitelerinin (örneğin, L160x12) içinde 5% teorik değerlerin, DL/T gibi tasarım standartlarının güvenilirliğini onaylamak 5154-2002.

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)

4.2 Sonlu elemanlar analizi

Sonlu Eleman Analizi (FEA) ANSYS ve Abaqus gibi yazılımları kullanmak, açılı çeliğin burkulma davranışını modellemek için yaygın olarak kullanılmıştır.. Q420 açılı çelik üzerine bir çalışma (L200X16) Eksantrik sıkıştırma altında, FEA'nın lokal burkulma inisiyasyonunu ve nihai kapasitesini doğru bir şekilde öngördüğünü gösterdi, daha az hatalarla 10% Deneysel sonuçlarla karşılaştırıldığında. Çalışma ayrıca, paralel eksen üyelerinin bağlantı etkilerini hesaba katması için değiştirilmiş bir incelik oranı formülü önerdi.

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Type = Görüntüle&id = 202405011)

4.3 Deneysel ve sayısal sonuçların karşılaştırılması

Masa 3 Seçilen açılı çelik üyeleri için deneysel testlerden ve FEA'dan elde edilen nihai basınç kapasitelerini karşılaştırır.

Kaynak: Gerçek tip testlerden ve FEA çalışmalarından derlendi

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Type = Görüntüle&id = 202405011)

5. Tasarım Standartları ve Öneriler

Çin Tasarım Standartları, DL/T gibi 5154-2002 ve dl/t 5219-2023, İletim kulelerinde açılı çeliğin sıkıştırma kapasitesini hesaplamak için yönergeler sağlayın. Bu standartlar burkulma modlarını açıklıyor, eksantriklik, ve bağlantı ayrıntıları.

[](https://www.cepds.com/u/cms/www/202112/031412127pyd.pdf)[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

Temel öneriler içerir:

• İncelik oranı sınırları: MANTAIN λ < 120 ana üyelerin küresel burkulmayı önlemesi için.
• Eksantriklik düşüncesi: Cıvatalı bağlantılarda eksantrik yüklemeyi hesaba katmak için değiştirilmiş tasarım formülleri kullanın.
• Bölüm kompaktlık: B/T oranlarının yerel burkulmayı en aza indirmek için kompakt bölüm kriterlerini karşıladığından emin olun.
• Malzeme seçimi: Azaltılmış kesitlerle daha yüksek kapasiteler elde etmek için UHV kuleleri için Q420 veya Q460 kullanın.

Tipik kule bileşenleri üzerine bir çalışma, kapasite tahminlerini iyileştirmek için paralel eksen üyeleri için revize edilmiş bir incelik oranı formülü önerdi, özellikle yüksek incelik oranları için.

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

6. Son yenilikler ve uygulamalar

Son araştırmalar, tek açılı çeliğin basınç kapasitesini arttırmak için yenilikçi yaklaşımları araştırdı. Örneğin, UHV kuleleri için 420 büyük bölümlü çelik üzerine bir çalışma, burkulma modlarını ve mekanizmalarını araştırdı, Yerel burkulmayı geciktirmek için optimize edilmiş kesitsel tasarımlar önermek. Başka bir çalışma, şanzıman kuleleri için ayrışma çeliği kullanımını inceledi, zorlu ortamlarda gelişmiş korozyon direnci ve potansiyel olarak daha yüksek uzun süreli kapasite sunan.

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Type = Görüntüle&id = 202405011)[](https://www.corrdata.org.cn/dhtjdaohang/fhjs/jishuyingyong/2019-07-18/174610.html)

True tipi kule testlerinde soğuk şekillendirilmiş ayrışma çeliğinin uygulanması, sıcak haddelenmiş Q345 çeliğine karşılaştırılabilir basınç kapasiteleri gösterdi, Ek dayanıklılık avantajları ile. bunlara ek olarak, Açı üyeleri için paralel kanal çelik takviyesi üzerine yapılan araştırmalar 30% Sıkıştırma kapasitesinde artış, Yaşlanan kuleler için güçlendirme çözümü sunmak.

[](https://www.lwinst.com/liems/web/result/detail.htm?Dizin = cgk_journal&Type = Başarı&id = cjfdlast2016_gyjz201608001)[](https://www.energychina.press/cn/article/doi/10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.016?ViewType = html)

7. Tartışma ve gelecekteki talimatlar

Tek açılı çeliğin nihai basınç kapasitesi üzerine araştırma önemli adımlar attı, özellikle UHV iletim kuleleri bağlamında. Gerçek tip testler ve FEA, tasarım yaklaşımlarını doğruladı, Q420 ve Q460 gibi yüksek güçlü çelikler daha hafif ve daha verimli kule tasarımlarını mümkün kıldı. ancak, Zorluklar devam ediyor, eksantrik yüklemenin modellenmesinin karmaşıklığı dahil, Yüksek mukavemetli malzemelerin maliyeti, ve korozyonun uzun süreli kapasite üzerindeki etkisi.

Gelecekteki araştırmalar odaklanmalı:

• Geliştirilmiş korozyon direncine sahip düşük maliyetli yüksek güçlü çeliklerin geliştirilmesi.
• Karmaşık yükleme altında bükülme burulma burkulmasını daha iyi tahmin etmek için FEA modellerinin ilerletilmesi.
• Hibrit yapılandırmaları keşfetmek, kompozit takviye ile açılı çelik gibi, Kapasiteyi artırmak için.
• Burkulma davranışını tahmin etmek ve tasarımları optimize etmek için dijital ikizleri ve makine öğrenimini entegre etmek.

bunlara ek olarak, Uluslararası ve Çin tasarım standartlarını uyumlu hale getirmek, gelişmiş açılı çelik tasarımlarının küresel olarak benimsenmesini kolaylaştırabilir, Dünya çapında iletim kulelerinin güvenliğini ve verimliliğini artırmak.

Referanslar

1. Ayaktan çelik kulesi araştırması ve uygulaması: Farklı atmosferik ortamlarda korozyon davranışı. www.corrdata.org.cn

[](https://www.corrdata.org.cn/dhtjdaohang/fhjs/jishuyingyong/2019-07-18/174610.html)

2. Tin-Meng-skangon için ZBC30105BL Kulenin True Tip Test Analizi 1000 KV UHV iletim hattı. html.rhhz.net

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)

3. Paralel kanal takviyesi ile açılı çeliğin yük taşıma kapasitesi üzerine çalışma. www.energychina.press

[](https://www.energychina.press/cn/article/doi/10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.016?ViewType = html)

4. Tipik kule bileşeni yük taşıma kapasitesi üzerine deneysel çalışma. www.cepc.com.cn

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

5. İletim kulelerinde açılı çelik takviyesinin deneysel ve teorik analizi. jace.chd.edu.cn

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Type = Görüntüle&id = 202405011)

6. Soğuk oluşturulmuş çelik şanzıman kuleleri üzerine gerçek tip test çalışması. www.lwinst.com

[](https://www.lwinst.com/liems/web/result/detail.htm?Dizin = cgk_journal&Type = Başarı&id = cjfdlast2016_gyjz201608001)

7. GB / T 700-2006: Karbon yapı çelikleri. Çin Ulusal Standardı.

8. GB / T 1591-2018: Yüksek dayanımlı düşük alaşımlı yapı çelikleri. Çin Ulusal Standardı.

9. DL/T 5154-2002: Tepegöz iletim hatlarının kule yapılarının tasarımı için teknik kod. Çin endüstri standardı.

10. DL/T 5219-2023: Tepegöz iletim hatlarının temel tasarımı için teknik kod. Çin endüstri standardı.

[](https://www.cepds.com/u/cms/www/202112/031412127pyd.pdf)