發(fā)布時(shí)間：2017-07-20 07:22

  本文關(guān)鍵詞：編織型鋼絲繩拉伸載荷作用下的力學(xué)特性研究

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【摘要】：近年來,國(guó)家電網(wǎng)特高壓線路建設(shè)快速發(fā)展,張力架線是電網(wǎng)輸電線路建設(shè)的主要作業(yè)形式。編織型鋼絲繩因具有不旋轉(zhuǎn)特性,故而在電力系統(tǒng)張力架線作業(yè)中作為引導(dǎo)繩和牽引繩被廣泛應(yīng)用。編織型鋼絲繩在服役過程中承受著拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)等載荷的作用。由于其自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得編織型鋼絲繩在承載之后的內(nèi)部受力狀態(tài)極其復(fù)雜。編織型鋼絲繩承載后繩股的應(yīng)力分布及大小對(duì)于該類鋼絲繩的強(qiáng)度、失效、壽命、安全使用和設(shè)計(jì)制造等具有重要影響,因此對(duì)編織型鋼絲繩進(jìn)行拉伸載荷作用下的力學(xué)特性研究具有重要的意義。本文以輸電線路張力架線中常用的YS9-8×19編織型鋼絲繩為研究對(duì)象,對(duì)其拉伸載荷作用下的力學(xué)特性開展了理論分析、數(shù)值模擬及拉伸試驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)分析四方八股編織型鋼絲繩截面的繩股位置分布圖,結(jié)合編織型鋼絲繩實(shí)際生產(chǎn)工藝,提出了編織型鋼絲繩的成形假設(shè);分析編織型鋼絲繩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及鋼絲的空間纏繞關(guān)系,應(yīng)用微分幾何學(xué)相關(guān)理論及空間坐標(biāo)變換原理,推導(dǎo)出編織型鋼絲繩鋼絲的空間曲線參數(shù)方程,建立了編織型鋼絲繩的數(shù)學(xué)模型,為編織型鋼絲繩的幾何特性分析及幾何建模奠定了基礎(chǔ)。(2)基于編織型鋼絲繩的數(shù)學(xué)模型,對(duì)編織型鋼絲繩的曲率及撓率計(jì)算方法進(jìn)行了理論推導(dǎo)。通過MATLAB編程計(jì)算得到了曲率及撓率的變化規(guī)律圖,分析了相關(guān)參數(shù)對(duì)曲率及撓率變化特性的影響,對(duì)編織型鋼絲繩的編織工藝提出了指導(dǎo)性建議,也為該類鋼絲繩的力學(xué)特性分析提供了依據(jù);同時(shí)借助編織型鋼絲繩的數(shù)學(xué)模型,在Pro/E中建立了YS9-8×19編織型鋼絲繩的幾何模型,為進(jìn)行編織型鋼絲繩拉伸載荷作用下的數(shù)值模擬奠定了基礎(chǔ)。(3)以YS9-8×19編織型鋼絲繩為研究對(duì)象,在構(gòu)建其幾何模型基礎(chǔ)上,基于ANSYS Workbench建立了拉伸載荷作用下的有限元計(jì)算模型,進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算;分析數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果,獲得了繩股的應(yīng)力、變形及接觸應(yīng)力、摩擦應(yīng)力的分布規(guī)律,這與曲率對(duì)繩股應(yīng)力影響的分析呈現(xiàn)出一致性;針對(duì)繩股間的摩擦系數(shù)對(duì)力學(xué)特性的影響進(jìn)行了研究,分析了摩擦系數(shù)對(duì)繩股應(yīng)力、變形及接觸應(yīng)力、摩擦應(yīng)力的影響,研究結(jié)論可為該類鋼絲繩的實(shí)際使用提供指導(dǎo)。(4)選用YS9-8×19型號(hào)的編織型鋼絲繩,利用鋼絲繩臥式拉力試驗(yàn)機(jī)對(duì)其進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)。測(cè)量不同拉伸載荷作用下鋼絲繩的軸向變形量,得到拉力—變形曲線圖,并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,從而驗(yàn)證了編織型鋼絲繩數(shù)學(xué)模型及數(shù)值模擬結(jié)果的合理性;同時(shí)分析了誤差產(chǎn)生的原因,為進(jìn)一步修正有限元計(jì)算模型提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：編織型鋼絲繩 力學(xué)特性 數(shù)學(xué)模型 幾何特性 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM752
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 研究目的及意義13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 鋼絲繩數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 鋼絲繩數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.3 編織型鋼絲繩研究現(xiàn)狀18
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容18-21
• 第二章 編織型鋼絲繩數(shù)學(xué)模型及空間幾何模型建立21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 編織型鋼絲繩數(shù)學(xué)模型的建立21-30
• 2.2.1 編織型鋼絲繩繩股編織成形原理21-23
• 2.2.2 編織型鋼絲繩鋼絲纏繞成形原理23-24
• 2.2.3 編織型鋼絲繩數(shù)學(xué)模型的建立24-30
• 2.3 編織型鋼絲繩幾何特性分析30-35
• 2.3.1 曲率和撓率的計(jì)算方法30-31
• 2.3.2 MATLAB編程計(jì)算31-32
• 2.3.3 計(jì)算結(jié)果及分析32-35
• 2.4 編織型鋼絲繩幾何模型構(gòu)建35-38
• 2.4.1 建模方案35-36
• 2.4.2 編織型鋼絲繩幾何建模36-38
• 2.5 本章小結(jié)38-41
• 第三章 編織型鋼絲繩拉伸載荷作用下的數(shù)值模擬41-59
• 3.1 引言41
• 3.2 接觸算法的選擇41-42
• 3.3 編織型鋼絲繩有限元模型建立42-45
• 3.3.1 幾何模型簡(jiǎn)化42-43
• 3.3.2 材料特性導(dǎo)入43
• 3.3.3 網(wǎng)格劃分43
• 3.3.4 接觸設(shè)置43-44
• 3.3.5 載荷與約束施加44-45
• 3.4 數(shù)值模擬結(jié)果與分析45-50
• 3.4.1 繩股應(yīng)力及變形分布45-48
• 3.4.2 繩股接觸壓力及摩擦應(yīng)力分布48-50
• 3.5 摩擦系數(shù)對(duì)鋼絲繩數(shù)值模擬結(jié)果的影響50-57
• 3.5.1 摩擦系數(shù)對(duì)繩股應(yīng)力及變形的影響51-54
• 3.5.2 摩擦系數(shù)對(duì)接觸壓力及摩擦應(yīng)力的影響54-56
• 3.5.3 結(jié)論56-57
• 3.6 本章小結(jié)57-59
• 第四章 編織型鋼絲繩拉伸試驗(yàn)及結(jié)果分析59-67
• 4.1 引言59
• 4.2 試驗(yàn)?zāi)康呐c方案59
• 4.3 試驗(yàn)材料與設(shè)備59-61
• 4.3.1 試樣選取59-60
• 4.3.2 試驗(yàn)設(shè)備60-61
• 4.4 試驗(yàn)方法與過程61-62
• 4.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析62-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第五章 結(jié)論與展望67-69
• 5.1 結(jié)論67-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-75
• 附錄75-76

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本文編號(hào)：566878