覆冰工况下电力导线非对称疲劳失效的数值模拟分析-材料研究学报.pdf

第30 卷 第2 期 材 料 研 究 学 报 Vol. 30 No. 2 2 0 1 6 年 2 月 CHINESE JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH February 2 0 1 6 覆冰工况下电力导线非对称疲劳失效的 数值模拟分析 1 2 2 1 1 白 茹 蔡 钢 张晓敏 陈文骐 蒋 渝 1. 四川大学材料科学与工程学院 成都 610000 2. 国网四川省电力公司电力科学研究院 成都 610072 摘要2011 年四川西昌地区月普一回线在覆冰气象条件下发生断线事故。基于现场调查资料, LGJ-630/45 钢芯铝绞线截面 上的12根铝线为平齐的脆断断口, 其余均为典型韧断断口。本文基于有限元法的ANSYS 计算平台, 从悬垂线和大挠度弯 曲梁单元模型的静力学角度及梁单元模型的动力学角度分析了断线原因。研究表明: 事故现场采集的脆性平断断口系疲劳 所致, 导线先因疲劳产生低应力脆断平断口, 引起有效截面减小, 继而发生应力过载断裂, 产生杯锥状韧性断口。事故发生 原因为覆冰及脉动风使导线运行应力由55.4 MPa 增至97.9 MPa 。在脉动风作用下, 导线发生一阶共振, 促使非对称疲劳的 疲劳载荷应力均值增大, 大大降低了导线的疲劳寿命, 部分铝线发生断股, 引起导线有效截面减小, 使其运行应力超过导线 破坏应力, 最终导致导线过载韧断。 关键词 材料失效与保护, 导线断线, 低应力脆断, 过载韧断, 非对称疲劳, 疲劳寿命 分类号 TG430 文章编号 1005-3093(2016)02-0149-07 Numerical Simulation Analysis of Asymmetric Fatigue Failure for Iced Electric Power Transmission Line BAI Ru1 CAI Gang2 ZHANG Xiaomin2 CHEN Wenqi1 JIANG Yu1* 1. College of Material Science and Engineering , Sichuan University Chengdu 610000, China 2. State Grid Sichuan Electric Power Research Institute, Chengdu 610072, China Manuscript received July 13, 2015; in revised form September 17, 2015. *To whom correspondence should be addressed, Tel: E-mail: JYscuniversity@163.com ABSTRACT Accident of icing induced line break occurred for the electric power transmissionline con- necting Yucheng to Pugein the winter of 2011. Based on the observation and measured data, a broken section of the LGJ- 630/45-typ