預制式電纜附件界面壓力檢測方法技術

本發明專利技術涉及一種預制式電纜附件界面壓力檢測方法，包括以下步驟：1)測量電纜附件及電纜材料的楊氏彈性模量；2)采用有限元法對電纜附件及電纜進行三維建模；3)確定電纜附件與電纜的過盈量以及邊界條件；4)在三維模型的內側施加壓力，檢測預制式電纜附件由內側至外側發生的位移值，并根據該位移值和楊氏彈性模量計算電纜附件環形切向的等效內應力；5)根據等效內應力并結合三維模型獲取電纜附件上的界面壓力。與現有技術相比，本發明專利技術具有檢測方便、準確性高等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電纜附件檢測方法，尤其是涉及一種用于預制式電纜附件界面壓力的檢測方法。
技術介紹
電纜附件是連接電纜與輸配電線路及相關配電裝置的產品，一般指電纜線路中各種電纜的中間連接及終端連接，它與電纜一起構成電力輸送網絡。電纜附件主要是依據電纜結構的特性，既能恢復電纜的性能，又保證電纜長度的延長及終端的連接。電纜附件與電纜主絕緣間的握緊力是保證輸電線路安全運行的關鍵。而實際測量附件與電纜界面的壓力非常復雜，這對電纜附件的結構設計及判斷老化情況帶來諸多困難。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種檢測方便、準確性高的。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現一種，包括以下步驟I)測量電纜附件及電纜材料的楊氏彈性模量；2)采用有限元法對電纜附件及電纜進行三維建模；3)確定電纜附件與電纜的過盈量以及邊界條件；4)在三維模型的內側施加壓力，檢測預制式電纜附件由內側至外側發生的位移值，并根據該位移值和楊氏彈性模量計算電纜附件環形切向的等效內應力；5)根據等效內應力并結合三維模型獲取電纜附件上的界面壓力。步驟I)具體包括以下步驟11)選取厚度為2mm的電纜片狀試樣及電纜附件片狀試樣；12)根據國標GB1040-2006材料楊氏彈性模量測量方法，分別對電纜片狀試樣和電纜附件片狀試樣壓制成標準啞鈴狀試樣，啞鈴狀試樣寬度為4mm，試樣原始標距2mm ；13)將啞鈴狀試樣置于拉伸試驗機內夾具中，測量電纜片狀試樣和電纜附件片狀試樣的楊氏彈性模量值。所述的電纜片狀試樣為交聯聚乙烯片狀試樣，電纜附件試樣為液體硅橡膠片狀試樣。步驟2)具體包括以下步驟21)對電纜附件及電纜的接觸面的過盈量和界面壓力進行仿真；22)根據已知的電纜截面尺寸和電纜附件厚度值，建立三維實體模型；23)根據電纜附件及電纜材料的楊氏彈性模量測量結果，設置材料特性參數；24)對三維實體模型進行網格劃分，每個網格單元為六面體單元。三維建模采用ANSYS軟件，采用的網格劃分方法包括自由網格劃分、映射網格劃分、拖拉網格劃分和混合網格劃分。步驟3)中電纜附件與電纜之間采用面-面接觸的方式確定過盈量，將一側界面標定為目標面，另一側界面標定為接觸面，所述的目標面為剛性界面，所述的接觸面為柔性面。與現有技術相比，本專利技術通過實際測量其楊氏彈性模量，然后建立電纜附件三維模型，根據該三維模型獲取接觸面的過盈量與界面壓力之間的關系，檢測方法簡單有效，可用于電纜附件的結構設計及判斷老化中。附圖說明圖1為電纜附件與電纜絕緣界面壓力檢測流程圖；圖2為位移場分布等值線圖；圖3等效應力場分布等值線圖；圖4界面壓力分布圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細說明。實施例如圖1所示，一種，包括以下步驟步驟1:測量電纜附件及電纜材料的楊氏彈性模量，具體測量方法如下I)選取厚度為2_的電纜用交聯聚乙烯片狀試樣及電纜用附件用液體硅橡膠片狀試樣片狀試樣；2)根據國標GB 1040-2006材料楊氏彈性模量測量方法，分別對交聯聚乙烯片狀試樣和液體硅橡膠片狀試樣壓制成標準啞鈴狀試樣，啞鈴狀試樣寬度為4mm，試樣原始標距2mm ；3)將啞鈴狀試樣置于拉伸試驗機內夾具中，測量交聯聚乙烯片狀試樣和液體硅橡膠片狀試樣的楊氏彈性模量值。步驟2 :采用有限元法對電纜附件及電纜進行三維建模。I)仿真對象實際運行中預制式電纜附件為保證一定的界面壓力，以一定的過盈量與電纜套接。電纜附件三維數學模型的建立，針對附件運行過程中的最薄弱點——電纜附件與電纜接觸處的夾層介質為研究對象來進行過盈量和界面壓力的仿真與計算。2)建立三維實體模型根據已知的電纜截面尺寸和附件厚度值，利用ANSYS有限元軟件中solidl86單元建立初始1/4三維實體模型。3)設置材料特性根據材料楊氏彈性模量測量結果，設置材料特性參數。4)進行劃分網格；ANSYS網格劃分方法包括自由網格劃分、映射網格劃分、拖拉網格劃分、混合網格劃分，本實施例中采用映射網格劃分，網格單元為六面體單元。步驟3 :確定電纜附件與電纜的過盈量以及邊界條件。ANSYS有限元軟件支持三種接觸方式點-點、點-面、面-面接觸。本實施例采用面-面接觸計算過盈配合問題。面-面接觸計算中，把一個界面作為目標面，而把另一個界面作為接觸面，目標面總是剛性的，接觸面總是柔性面，這兩個面合起來作為一個接觸對。在ANSYS有限元軟件中，用Targel69和Contal71或Contal72來定義二維接觸對，使用Targel70和Contal73或Contal74來定義三維接觸對,程序通過相同的序號來識別接觸對的兩個界面。而邊界條件的確定也可以通過ANSYS有限元軟件來完成，具體的操作步驟如下I)設置實常數和單元關鍵字設置KEYOPT(2) = O,KEYOPT(9) = 4，表示采用通過實常數CNOF來設置過盈量。正值表示增加過盈量，負值表示減少過盈量。2)加載邊界條件由于電纜附件的對稱性，建模時建立1/4的模型，因此需要定義軸對稱邊條來模擬實際情況；定義內軸位移約束。3)設置求解和載荷步選項，指定分析類型和設定分析選項。在ANSYS的求解器中，設置 solution control 選項，將 Analysis options 設置為 Large Displacement Static選項。分析類型通過命令ANTYPE = O設置。4)求解由于此實驗中的過盈問題屬于大變形問題，在求解前要設置一些非線性選項來幫組問題的收斂。例如,將“Normal Penalty Stiffness”(正則處罰剛度)定義為0.1,將 “Stiffness matrix” (剛度矩陣)下拉框設定為 “Unsymmetric” 項。5)查看邊界條件的確定結果。步驟4:在三維模型的內側施加壓力，檢測預制式電纜附件由內側至外側發生的位移值，并根據該位移值和楊氏彈性模量計算電纜附件環形切向的等效內應力。在電纜附件三維模型內側施加壓力，電纜附件從內側到外側發生位移，如圖2所示，為電纜截面為400mm2，絕緣厚度4. 5mm,電纜附件主絕緣厚度10mm，在內側施加壓力時從內到外位移場分布圖。圖中A區域為電纜內側施壓區，B區域為電纜附件內側最大位移量3. 608_，C區域為電纜附件最外側，位移量最小0. 802_。因此，電纜附件從靠近電纜內側到外側，位移量逐漸減小。然后，根據楊氏彈性模量測量結果，由電纜附件從內到外不同的位移量得出內外不同擴張率，從而計算出電纜附件環形切向等效內應力場，如圖3所示。步驟5 :根據等效內應力并結合三維模型獲取電纜附件上的界面壓力。根據等效力學傳遞原理，由等效內應力獲取界面壓力。由于可以在ANSYS有限元軟件分析中設置接觸面，接觸面的作用是為了在不同材料的交界面上實現力的傳遞，通過交界面上的內應力與設置的接觸面的幾何大小(即面積)可以得出交界面上的界面壓力，通過命令PLNS0L，C0NT，PRES，0，1可得出電纜附件交界面上的界面壓力等值線圖如圖4所示。由圖4可見，當附件內側最大位移量為3. 608mm時，附件內側需施加約0. 239MPa的界面壓力，因此，附件絕緣作用于電纜的界面壓力為0. 239MPa。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種預制式電纜附件界面壓力檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：1)測量電纜附件及電纜材料的楊氏彈性模量；2)采用有限元法對電纜附件及電纜進行三維建模；3)確定電纜附件與電纜的過盈量以及邊界條件；4)在三維模型的內側施加壓力，檢測預制式電纜附件由內側至外側發生的位移值，并根據該位移值和楊氏彈性模量計算電纜附件環形切向的等效內應力；5)根據等效內應力并結合三維模型獲取電纜附件上的界面壓力。

【技術特征摘要】
1.一種預制式電纜附件界面壓力檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)測量電纜附件及電纜材料的楊氏彈性模量； 2)采用有限元法對電纜附件及電纜進行三維建模； 3)確定電纜附件與電纜的過盈量以及邊界條件； 4)在三維模型的內側施加壓力，檢測預制式電纜附件由內側至外側發生的位移值，并根據該位移值和楊氏彈性模量計算電纜附件環形切向的等效內應力； 5)根據等效內應力并結合三維模型獲取電纜附件上的界面壓力。2.根據權利要求1所述的一種預制式電纜附件界面壓力檢測方法，其特征在于，步驟1)具體包括以下步驟: 11)選取厚度為2mm的電纜片狀試樣及電纜附件片狀試樣； 12)根據國標GB1040-2006材料楊氏彈性模量測量方法，分別對電纜片狀試樣和電纜附件片狀試樣壓制成標準啞鈴狀試樣，啞鈴狀試樣寬度為4mm，試樣原始標距2mm ； 13)將啞鈴狀試樣置于拉伸試驗機內夾具中，測量電纜片狀試樣和電纜附件片狀試樣的楊氏彈性模量值。3.根據權利要求2所述的一種預制式電纜...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柳松，陳守直，彭嘉康，王霞，吳鍇，錢維忠，黃家彬，胡為進，楊奕暉，吳家華，陸磊，崔浩，
申請(專利權)人：上海捷錦電力新材料有限公司，上海市電力公司，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：