应力转移特强钢芯型线力学性能及应用研究.pdfVIP

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2023-03-20 发布于江苏
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应力转移特强钢芯型线力学性能及应用研究.pdf

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摘要摘要为解决输电容量增加和线路走廊紧张等问题，研究新型增容导线，以提高输送电容量，将产生巨大的经济效益。应力转移型特强钢芯软铝型线绞线（简称应力转移型导线）是我国自主研发的一种新型节能增容导线，目前其张力、弧垂和分层应力等关键力学参数方面的研究不够系统，缺乏完备的工程设计规范，限制了其工程应用。研究应力转移型导线的宏观、微观力学特性及其工程应用，具有重要意义。本文以应力转移型导线AF(SZ)+S4A-400+52 为主要研究对象，介绍了悬链线方程、斜抛物线方程和状态方程的推导过程；通过引入拐点温度，参考普通钢芯铝绞线的弧垂张力计算方法，得到增容导线在拐点温度前后导线弧垂张力计算方法；利用ANSYS仿真软件完成应力转移型导线宏观找形及静力分析，来验证理论计算的准确性和合理性。同时推导得到了架空导线在温度和张力共同作用下的导线分层应力计算方法，在有限元软件中建立导线分层力学模型，与理论计算结果进行对比验证。最后以实际工程为例，将应力转移型导线与普通钢芯铝绞线、铝包钢芯耐热铝合金绞线和铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线四种导线的张力和弧垂特性进行对比分析。研究结果表明:仅在张力作用时，钢芯铝绞线的轴向应力具有明显的分层效应，其中钢芯层承担的应力约为铝股的3~4 倍。而应力转移型导线钢芯层承担全部张力，铝股应力几乎为零。在张力和温度共同作用时，随着温度升高，应力转移型导线钢芯层应力逐渐减小，铝股应力始终为零；钢芯铝绞线钢芯层应力在增大，铝股层应力在减小。在各自最高运行温度下，应力转移型导线的载流量是等铝截面的普通钢芯铝绞线的2 倍，同时二者的跨中弧垂和运行张力近似相等。与常见增容导线相比，应力转移型导线的拐点温度低且明确；在相同运行温度下，运行张力较大，跨中弧垂较小，具有高温低弧垂特性。本文的研究结论表明：应力转移型导线力学性质独特，能充分发挥特强钢芯承载力强和软铝型线提升传输电力的优势，为增容工程的优选导线。本文的研究成果对应力转移型导线在增容工程的设计计算和安全运行提供了有益参考。关键词：应力转移型导线；拐点温度；弧垂；张力；分层应力 II 目录目录摘要II AbstractIII 第1章绪论1 1.1选题背景及意义1 1.2 常见增容导线结构形式及优缺点2 1.3 应力转移型导线概况4 1.4 国内外研究现状5 1.5 本文主要研究内容8 第2 章应力转移型导线弧垂张力计算理论9 2.1 引言9 2.2 架空线悬链线方程和抛物线方程9 2.3 斜抛物线状态方程式12 2.4 拐点温度理论13 2.5增容导线的张力弧垂计算16 2.6 本章小结17 3 19 第章应力转移型导线在温度场中的找形及静力分析 3.1 引言19 3.2 架空导线找形有限元理论19 3.3 基于ANSYS 的导线找形22 3.3.1 直接迭代法22 3.3.2 找形分析法23 3.4 实例分析23 3.4.1工程数据23 3.4.2 结果分析25 3.5 本章小结30 第4 章应力转移型导线在温度场中的分层力学模型31 4.1引言31 4.2 分层应力理论31 4.3 导线建模及工程实例35 4.3.1导线几何模型及材料参数35 V