XGU型悬垂线夹承载有限元分析及试验验证

摘要

高压输电线路上的悬垂线夹用于将导线固定在绝缘子串上，实现高压线路在输电塔架上的导线支撑及保证线路绝缘，在工作过程中承担导线自重载荷，风载荷和部分地区的线路挂冰载荷，悬垂线夹的断裂将导致线路断路、短路等灾难性后果，致使线路瘫痪。
　　本论文基于典型的导线单悬索结构和架空输电线路导线的微分方程，分析了架空输电线路导线的受力、导线线形等特点，对广西某山区高压输电线路不同工作状态，作了详细的载荷分析。针对可锻铸铁铸造的XGU型悬垂线夹，建立了有限元仿真模型，对线夹在不同载荷作用下的受力分布进行详细分析，明确了承载最危险截面，并对不同大小和深度的孔型缺陷对悬垂线夹承载能力的影响进行分析，仿真结果表明，非应力集中区域缺陷对悬垂线夹结构强度影响较小，应力集中区域缺陷对悬垂线夹结构强度影响较大，线夹应力集中区域的缺陷深度不得超过1mm，直径不得超过1mm。设计和制作了悬垂线夹模拟实际使用状态的强度测试夹具，并对完好的线夹以及带缺陷的线夹进行强度测试，强度试验结果表明，完好的可锻铸铁线夹断裂位置与仿真计算确定的危险截面一致，线夹的变形和受力分布与有限元计算结果完全吻合（相关性99.9％）。对强度试验断口进行了分析，表明断裂为宏观脆性断裂，裂纹起始点为仿真计算的受力最大点，断裂为穿晶断裂，断裂的微观机理部分区域为大而浅的韧窝和部分区域为团絮石墨分离断面，完好的线夹的断裂为正常过载断裂。对铸造可锻铸铁线夹进行了射线检测缺陷检出能力评价，结果表明，在常规射线检测工艺条件下，像质计灵敏度2.8%，底片质量等级达到AB级，满足线夹质量检测要求。
　　本论文提出的有限元仿真模型和载荷计算方法，可以用于指导实际工程设计，为线夹的无损检测验收标准的制订奠定了基础。

目录

第1章 绪论

第2章 XGU型悬垂线夹工作载荷的分析研究

2.1 XGU型悬垂线夹的结构和主要技术参数

2.2 架空输电线路线形模型

2.3 导线荷载类型分析

2.4 XGU悬垂线夹载荷的计算

2.5 本章小结

第3章 XGU型悬垂线夹有限元分析

3.1 ANSYS有限元分析的步骤

3.2 建立XGU型悬垂线夹有限元计算模型

3.3 XGU型悬垂线夹工作载荷分析与加载

3.4 XGU型悬垂线夹的仿真结果及分析

3.5 XGU型悬垂线夹存在缺陷时的仿真分析

3.6 本章小结

第4章 XGU型悬垂线夹的断裂分析

4.1 XGU型悬垂线夹机械载荷试验分析

4.2 XGU型悬垂线夹断口分析

4.3 XGU型悬垂线夹的金相组织分析

4.4 XGU型悬垂线夹的硬度测试

4.4 本章小结

第5章XGU型悬垂线夹的射线检测工艺研究

5.1 XGU型悬垂线夹射线检测

5.2 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文及参与科研情况

致谢

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