新疆大风区输电线路金具磨损行为研究

摘要

随着电力行业的迅速发展，新疆地区承担着“疆电外送”的重任，然而受强风、沙尘暴等恶劣气候的影响新疆大风地区输电线路金具出现了不同于其他地区的严重磨损，影响到整个电网安全。
　　磨损是过程比较复杂，受多种非线性、强耦合因素作用，与摩擦副、工作参数、介质环境和磨损时间等均有关系。本文为了更真实、有效的研究输电线路金具磨损问题，首先以试验的方式，按照大风区输电线路的实际情况设计试验，进行了不同载荷、不同磨损次数条件下的 U型环磨损试验，并采用金相、扫描电镜、显微硬度等分析测试手段研究 U型环磨损的原因、机理以及磨损特性。U型环的磨损速率大致恒定，无加速磨损现象；上U型环更易磨损比下U型环的平均磨损量大4.3%。0.8t、15万次的磨损条件下U型环的剩余强度已不足原始状态下的1/2，磨损处中间区域受挤压剪切作用有明显形变，硬度下降了38%；U型环磨损主要是粘着磨损，SEM下磨损处有明显层状、鱼鳞片状等粘着磨损特征。
　　利用有限元模拟软件ABAQUS建立了U型环的摩擦磨损模型，模拟了U型环实际运动形式及所受载荷等，以材料累积损伤失效结合Johnson-cook本构模型实现U型环的磨损模拟。通过该模型发现U型环相对摩擦时最大等效应力值、最大接触应力值在相对摩擦过程中不断变化且变化范围较大，最大等效应力点总是出现在 U型环的运动前方，接近接触面的区域，U型环参与摩擦的两侧处磨损情况较为严重。该模型模拟0.8t载荷下得出的U型环剩余尺寸与试验值平均误差为7.5%，整体上能够较为有效的反映U型环磨损情况。
　　最后，通过SPSS统计分析软件以及神经网络模型对U型环磨损进行预测。两模型的拟合效果均较好，平均误差分别为1.86%、1.45%。由于磨损本身的复杂性和随机性两模型预测的个别结果稍有偏差，神经网络模型预测虽然平均偏差较小为6.0 KN，但个别点的预测偏差较大；回归模型平均偏差为6.3 KN但每个点的误差较为平均，回归模型预测的稳定性较好。

目录

第一章 绪论

1.1课题背景及来源

1.2国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

第二章 电力金具磨损试验

2.1试验设计

2.2试验方案

2.3试验设备

2.4本章小结

第三章 电力金具磨损试验结果与分析

3.1 U型环磨损试验结果与分析

3.2 U型环组织、形貌及力学性能分析

3.3 U型环磨损原因与机理分析

3.4 本章小结

第四章 U型环摩擦磨损的有限元分析

4.1 ABAQUS有限元软件简介

4.2材料累积损伤与失效模型

4.3摩擦磨损模型的建立

4.4有限元模拟结果与分析

4.5本章小结

第五章 电力金具磨损预测模型

5.1回归方法

5.2神经网络方法

5.3 U型环磨损预测模型

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2本文不足之处及展望

参考文献

致谢

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