為準(zhǔn)確評(píng)估輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)分層力學(xué)特性,以鋼芯鋁絞線(xiàn)LGJ240/30型導(dǎo)線(xiàn)為研究對(duì)象,考慮張拉荷載下各層股線(xiàn)的軸向應(yīng)變、軸向扭矩、層間擠壓力,提出了輸電導(dǎo)線(xiàn)分層張力、應(yīng)力、應(yīng)變的精細(xì)化計(jì)算方法;根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)實(shí)際絞制狀態(tài)建立有限元分層實(shí)體模型,考慮實(shí)際導(dǎo)線(xiàn)的層間接觸狀態(tài),通過(guò)建立剛性點(diǎn)連接剛性面的方法施加軸向張拉荷載,模擬運(yùn)行張力作用下導(dǎo)線(xiàn)各層間的應(yīng)力分布規(guī)律;選取與有限元仿真長(zhǎng)度、型號(hào)相同的導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行了分層應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試試驗(yàn),根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試試驗(yàn)原理進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果表明:張力為額定拉斷力的25%時(shí),第三層鋁股線(xiàn)最大應(yīng)力為1992MPa,第四層鋁股線(xiàn)最大應(yīng)力為1652MPa;導(dǎo)線(xiàn)在承受張拉荷載作用時(shí),兩層鋼股線(xiàn)承受主要張力,且各層鋼股線(xiàn)、鋁股線(xiàn)軸向應(yīng)力變化呈由內(nèi)至外逐漸變小的趨勢(shì)。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

股線(xiàn)伸長(zhǎng)前后展開(kāi)圖Fig.2Expansionbeforeandaftertheextensionofthestrand

46MPa；軸向應(yīng)力最大值為位于約束端頭的1號(hào)截面，為312MPa；沿長(zhǎng)度方向輸電導(dǎo)線(xiàn)各個(gè)截面最大軸向應(yīng)力之間相差較大，與約束端的距離越近，應(yīng)力值越高。由此可知，實(shí)際運(yùn)行中，可將接續(xù)金具、耐張線(xiàn)夾等出口處視為輸電導(dǎo)線(xiàn)約束端，由于約束端導(dǎo)線(xiàn)所受應(yīng)力更大，其更易發(fā)生磨損、疲勞等現(xiàn)象。圖610號(hào)截面應(yīng)力云圖Fig.6Section10stresscloudmap圖7各截面最大軸向應(yīng)力變化Fig.7Axialstresschangeofeachsection4.4圓周方向分層應(yīng)力分析輸電導(dǎo)線(xiàn)受軸向張力作用下圓周方向應(yīng)力云圖如圖8所示，各層股線(xiàn)沿圓周方向分層應(yīng)力變化曲線(xiàn)如圖9所示(以中心軸處為0°，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?。由圖8可知，輸電導(dǎo)線(xiàn)各層股線(xiàn)應(yīng)力分布不均勻，且導(dǎo)線(xiàn)兩端受約束的影響，圓周方向應(yīng)力較大，跨中應(yīng)力較校由圖9可知：針對(duì)輸電導(dǎo)線(xiàn)的各鋁股線(xiàn)層(即圖中的第3層、第4層)，鋁股線(xiàn)第3層的圓周方向應(yīng)力最大值為132MPa，鋁股線(xiàn)第4層的圓周方向應(yīng)力最大值為128MPa；內(nèi)層鋁股線(xiàn)的圓周應(yīng)力高于外層鋁股線(xiàn)圓周應(yīng)力；在層間擠壓力作用下，內(nèi)層鋁股線(xiàn)受力變形更大，故在張力荷載作用下，內(nèi)層鋁股線(xiàn)也具有斷股失效的可能性。圖8導(dǎo)線(xiàn)圓周方向分層應(yīng)力云圖Fig.8Wirecircumferentialdirectionstresscloud

第4期祝賀，等：輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)分層力學(xué)特性仿真及試驗(yàn)研究1813i層單股線(xiàn)m、n、l方向的彎矩；Fx、Fy、Fz分別為第i層單股線(xiàn)m、n、l方向的張力分量；K、K′、K′′分別為第i層單位長(zhǎng)度股線(xiàn)在m、n、l方向的外力矩分量；τ為第i層股線(xiàn)單位長(zhǎng)度股線(xiàn)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)率；κ、κ′分別為第i層股線(xiàn)在m、n方向上的曲率半徑。圖1第i層股線(xiàn)受力圖Fig.1Thei-thstrandisstressed表1股線(xiàn)橫截面上的力(力矩)的方向余弦Tab.1Cosineofthedirectionofforce(torque)onthecrosssectionofthestrand方向(direction)力(力矩)(force(torque))N+dN(G+dG)N′+dN′(G′+dG′)T+dT(H+dH)m1-τdsκ′dsnτds1-κdsl-κ′dsκds1取無(wú)限微元段ds，各受力方向余弦見(jiàn)表1。微元段ds處于平衡狀態(tài)，股線(xiàn)所受合力在l、m、n方向投影為0，則l、m、n方向投影的合力矩也為0，故l、m、n方向的力、力矩平衡方程為dddd0ddddd0dddd0ddddd0dddd0dddd0yxNNtsTvFsGGsHsKsNsNNsTsFsGGsHsKsNsTNsNsKsHGsGsKs(1)股線(xiàn)伸長(zhǎng)前后螺旋角變化微小，故將螺旋角變化忽略不計(jì)，則股線(xiàn)m、n方向的曲率半徑以及l(fā)方向的扭轉(zhuǎn)率為2=0sin=cossinRR(2)式中：為變形前的螺旋角；R為股線(xiàn)節(jié)圓半徑。承受荷載后股線(xiàn)所受拉力及沿各方向的力矩為2sπmnTErGEIGEIHGJ(3)式中：為第i層股線(xiàn)軸向方向的應(yīng)變；E為股線(xiàn)彈性模量；I

【參考文獻(xiàn)】：
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