懸索式跨越架（簡稱跨越架）抵抗導(dǎo)線在斷線事故下的沖擊能力是其被考慮的重要力學(xué)性能之一,但試驗(yàn)危險(xiǎn)性大、成本高,其抗沖擊性能很難通過試驗(yàn)得到。建立導(dǎo)線沖擊跨越架的參數(shù)化有限元模型,并通過小尺寸試驗(yàn)驗(yàn)證其可行性就顯得十分必要。因此以JL1/G1A-630/45導(dǎo)線為研究對(duì)象,分析落線高度對(duì)跨越架抗沖擊性能的影響規(guī)律。由試驗(yàn)得到采用桁架離散單元與罰函數(shù)接觸算法、纖維繩Hyperelastic材料本構(gòu)模型、以失效準(zhǔn)則ductile damage建立損傷單元實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線斷線過程的仿真計(jì)算,仿真計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果一致性較好;由仿真分析得到的承載索與絕緣網(wǎng)軸向張力隨落線高度增加呈近似線性增加;在落線高度由5 m增加到30 m時(shí),弧垂變化量在5 m以內(nèi),該仿真結(jié)果對(duì)跨越架的設(shè)計(jì)與使用具有實(shí)際指導(dǎo)性意見并可提供近似的理論依據(jù)。 

【文章來源】：噪聲與振動(dòng)控制. 2020,40(05)CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

試驗(yàn)驗(yàn)證

初始時(shí)刻，導(dǎo)線在自重與兩端立柱懸掛點(diǎn)作用下處于靜平衡狀態(tài)，然后將導(dǎo)線一端從懸掛點(diǎn)處釋放，使其發(fā)生自由擺動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)線自由端通過懸掛點(diǎn)正下方位置時(shí)，導(dǎo)線的變形模式為1階彎曲模態(tài)，其開口朝左側(cè)，導(dǎo)線的重力勢(shì)能處于極小值狀態(tài)。此后，導(dǎo)線繼續(xù)向上擺動(dòng)，這一過程中導(dǎo)線的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和應(yīng)變能，此時(shí)導(dǎo)線靠近自由端的部分轉(zhuǎn)動(dòng)速度明顯大于其他位置；導(dǎo)線在重力和慣性力的作用下繼續(xù)向左側(cè)擺動(dòng)，直至擺動(dòng)到最大高位置，由于導(dǎo)線自由擺動(dòng)的過程中，空氣阻力、轉(zhuǎn)動(dòng)軸的摩擦阻力、導(dǎo)線各鋁股之間的內(nèi)摩擦等多種耗散因素共同作用，導(dǎo)致導(dǎo)線最高位置小于初始的最高位置。在之后擺動(dòng)變形過程中，導(dǎo)線在內(nèi)力和重力形成的恢復(fù)力作用下開始反向回?cái)[，其自身的彈性應(yīng)變能和重力勢(shì)能釋放轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。通過試驗(yàn)中導(dǎo)線的構(gòu)型可知，導(dǎo)線表現(xiàn)出了一定的柔性。1.1.2 導(dǎo)線自由擺動(dòng)仿真

為研究導(dǎo)線柔性體離散單元的類型，分別以梁單元和桁架單元對(duì)JL1/G1A-630/45導(dǎo)線進(jìn)行自由擺動(dòng)有限元數(shù)值仿真分析，仿真工況與2.1.1節(jié)中試驗(yàn)工況相同，經(jīng)試驗(yàn)得到導(dǎo)線彈性模量為62.2 GPa，計(jì)算完成后，提取導(dǎo)線不同時(shí)刻的構(gòu)型（如圖2和圖3）。從圖2計(jì)算結(jié)果可得，由于梁單元能夠承受橫向剪力和承受彎曲變形的作用，當(dāng)導(dǎo)線左端鉸接固定，右端釋放后，依靠梁單元的自身剛度承受了彎曲變形，所以導(dǎo)線在重力作用下作往復(fù)式的單擺運(yùn)動(dòng)，沒有出現(xiàn)導(dǎo)線大轉(zhuǎn)角和大變形的情況，顯然與圖1的試驗(yàn)結(jié)果差別很大，不符合導(dǎo)線柔性體的客觀規(guī)律，因此，在數(shù)值模擬導(dǎo)線的變形過程中，不適合應(yīng)用梁單元來離散導(dǎo)線。圖3顯示了桁架單元的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，各個(gè)時(shí)刻的導(dǎo)線構(gòu)型與圖1的試驗(yàn)結(jié)果差別不大，顯示出了導(dǎo)線的柔性特性。因此，在離散導(dǎo)線的單元選取時(shí)，應(yīng)該選擇桁架單元進(jìn)行離散。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]懸索式跨越架用纖維繩動(dòng)力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)及理論研究[J]. 夏擁軍,馬勇,張榮旺,孟凡豪,賈寧.  噪聲與振動(dòng)控制. 2020(03)
[2]特高壓交流變電站母線短路電流的影響因素分析[J]. 唐金銳,楊凡奇,侯婷婷,黃娟娟,邵沖,吳小珊.  中國電力. 2019(04)
[3]導(dǎo)線沖擊懸索式跨越架的動(dòng)力學(xué)分析研究[J]. 夏擁軍,胡院生,萬建成,賈寧.  機(jī)械設(shè)計(jì). 2018(S1)
[4]手槍彈對(duì)帶UHMWPE軟防護(hù)明膠靶標(biāo)沖擊效應(yīng)的數(shù)值分析[J]. 孫非,馬力,朱一輝,徐誠.  振動(dòng)與沖擊. 2018(13)
[5]特高壓交流輸電線路跨越500kV塔頂帶電作業(yè)電場(chǎng)特性及安全防護(hù)研究[J]. 霍鋒,盧威,黃道春,南敬,邱志斌,黃從鵬.  電網(wǎng)技術(shù). 2019(01)
[6]特高壓輸電線路污閃和風(fēng)偏風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)估與預(yù)警[J]. 趙淳,宋暾昉,彭波,吳大偉,陶漢濤,鄧永清.  中國電力. 2018(04)
[7]±1100 kV/12000 MW特高壓直流輸電工程成套設(shè)計(jì)研究[J]. 劉澤洪,郭賢珊,樂波,付穎,祝全樂.  電網(wǎng)技術(shù). 2018(04)
[8]考慮股線接觸與摩擦行為的710 mm2碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線（ACCC）股線損傷分析[J]. 陳平,馬勇,萬建成,江明,湯廣瑞,周亞傲.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[9]中國特高壓交流輸電技術(shù)創(chuàng)新[J]. 劉振亞.  電網(wǎng)技術(shù). 2013(03)
[10]國家電網(wǎng)發(fā)展模式研究[J]. 劉振亞,張啟平.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(07)



本文編號(hào)：3596923