【摘要】：為獲取海纜敷設(shè)過程中拉力作用下各層的機(jī)械特性,利用有限元方法建立了海纜拉伸模型。合并了機(jī)械特性相近的絕緣內(nèi)外層屏蔽和阻水帶,忽略了厚度和強(qiáng)度小的外被層,得到單芯光纖復(fù)合海底電纜的幾何模型;利用等結(jié)構(gòu)鋼體保證了拉伸時(shí)海纜層間的位移同步;模擬實(shí)際敷設(shè)工程,對(duì)海纜施加分段力載荷;最后求解得到了海纜各層的應(yīng)力、應(yīng)變和塑性應(yīng)變等力學(xué)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明,海纜敷設(shè)過程中各層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變值隨受力的增加而增大,銅導(dǎo)體先達(dá)到屈服狀態(tài);求解數(shù)據(jù)為海纜敷設(shè)工作提供了參考。
【圖文】：

伸過程中各結(jié)構(gòu)接觸的方向難以準(zhǔn)確判定，所以使用了自動(dòng)接觸。２有限元仿真結(jié)果與分析２．１仿真結(jié)果評(píng)價(jià)求解海纜有限元模型，得到拉力載荷作用下各節(jié)點(diǎn)Ｚ方向的位移圖，如圖３所示。由圖可見，海纜右端位移為０，左端位移隨時(shí)間增加而增大，符合本文施加力載荷后的變化趨勢(shì)。圖３海纜拉伸位移圖另外，沙漏能是衡量仿真正確性的重要指標(biāo)，準(zhǔn)確的仿真應(yīng)保證沙漏能不超過內(nèi)能的１０％［７］。本文中的沙漏能控制在內(nèi)能４％以內(nèi)，保證了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。內(nèi)能－沙漏能時(shí)間曲線如圖４所示。能量/J0123051015內(nèi)能沙漏能時(shí)間/s×104圖４內(nèi)能－沙漏能時(shí)間曲線圖２．２仿真數(shù)據(jù)分析有限元模型的求解結(jié)果中包含了海纜各層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、塑性應(yīng)變和位移等力學(xué)數(shù)據(jù)，本文以銅導(dǎo)體為例，沿海纜軸向方向等間隔提取節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和塑性應(yīng)變數(shù)據(jù)，并繪制三維曲線圖，如圖５所示。由圖可知，去除海纜左右兩端的端部效應(yīng)應(yīng)力/MPa440330220110015.07.500100200時(shí)間/s位置/cm(a)應(yīng)力分布15500100200時(shí)間/s位置/cm100.60.50.40.30.20.10應(yīng)變(%)(b)應(yīng)變分布15.07.500100200時(shí)間/s位置/cm塑性應(yīng)變(%)0.360.240.120(c)塑性應(yīng)變分布圖５銅導(dǎo)體的有限元求解數(shù)據(jù)３１胡玉嬌等：海纜敷設(shè)過程中拉力對(duì)纜體影響的有限元分析

變和位移等力學(xué)數(shù)據(jù)，本文以銅導(dǎo)體為例，沿海纜軸向方向等間隔提取節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和塑性應(yīng)變數(shù)據(jù)，并繪制三維曲線圖，如圖５所示。由圖可知，去除海纜左右兩端的端部效應(yīng)應(yīng)力/MPa440330220110015.07.500100200時(shí)間/s位置/cm(a)應(yīng)力分布15500100200時(shí)間/s位置/cm100.60.50.40.30.20.10應(yīng)變(%)(b)應(yīng)變分布15.07.500100200時(shí)間/s位置/cm塑性應(yīng)變(%)0.360.240.120(c)塑性應(yīng)變分布圖５銅導(dǎo)體的有限元求解數(shù)據(jù)３１胡玉嬌等：海纜敷設(shè)過程中拉力對(duì)纜體影響的有限元分析
【作者單位】： 華北電力大學(xué)電子與通信工程系;
【基金】：河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(E2015502053) 國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51407074) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(2015ZD21)
【分類號(hào)】：P756.1

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本文編號(hào)：2525060