CN110455511B - 测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置及试验方法，以便在横担试验过程中，能够方便地施加动态载荷、准确地测试横担危险点的应变以及正确地处理数据。本发明利用数值仿真方法确定布片截面和位置，在危险点处布置应变片，用动态应变仪记录危险截面的响应。本发明采用连接螺纹杆安装砝码，减少了在加载过程中的振荡，也给实际加载提供了方便；本发明采用动态应变仪，实时记录数据，保证数据准确可靠，并可以从应变波动响应图中得到横担自振频率；本发明采用拉绳快速脱钩器来释放断线荷载，操作简单安全，瞬时释放脱钩，能起到断线的效果；本发明在实际运用中安装和调节均较为简单，方便各个工程中的操作人员使用。
Description
技术领域
本发明涉及横担试验装置和方法，具体涉及一种测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置及试验方法。
背景技术
输电线路长期暴露于野外，经常遭遇各种恶劣的自然环境，极易发生覆冰、断线、杆塔倒塌等各种安全事故。线路如果发生断线后，会造成输电线路的振荡及与其相连接电力设备的故障损坏，还可能导致杆塔发生多米诺骨牌式地连续性倒塌以及其他次生灾害，进而引起整条线路瘫痪。断线是一种可能对安全产生挑战的工况，需要进行安全评估，但缺乏较为系统的测试方法和相应装置。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置及试验方法，解决没有测定横担在断线情况动态响应的装置和方法，不能进行有效的安全评估的问题。
技术方案：本发明所述的测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置，包括应变片、动态应变仪和模拟断线装置，所述应变片设置在横担根部，所述动态应变仪与所述应变片信号连接，所述模拟断线装置包括螺纹杆，第一砝码、第二砝码和脱钩器，所述螺纹杆与横担连接，所述脱钩器上端挂绳与第一砝码连接，下端挂钩悬挂第二砝码。
所述螺纹杆安装在横担加载孔内并通过螺母固定，所述螺母与横担之间设置有垫片。
所述第一砝码与脱钩器之间的挂绳上设置有配重。
本发明所述的测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置的试验方法，包括以下步骤：
(1)根据覆冰工况下复合横担的弯矩和所受压应力确定布置应变片的位置；
(2)模拟断线装置模拟断线过程，应变片的应变发生变化，动态应变仪根据应变片的应变变化输出动态响应数据，根据动态响应数据得出微应变-时间波形图。
其中，所述步骤(1)具体为：采用有限元软件计算得到覆冰工况下复合横担的My、Mz的弯矩图，根据弯矩图确定弯矩最大的位置；采用有限元软件得出的σx图确定最大压应力，再根据Mises应力云图中得到复合横担的等效最大应力，进而确定应力最大位置，根据弯矩最大的位置和应力最大的位置确定应变片布置位置。
所述步骤(2)中模拟断线装置模拟断线的具体过程为：模拟断线装置悬空使得横担承重，模拟断线装置中的脱钩器和第二砝码坠落，模拟断线。
有益效果：本发明采用的数值仿真方法确定横担的危险截面，从而得到布片位置，能够提高布片的准确性；本发明采用连接螺纹杆安装砝码，减少了在加载过程中的振荡，也给实际加载提供了方便；本发明采用动态应变仪，实时记录数据，保证数据准确可靠，并可以从应变波动响应图中得到横担自振频率；本发明采用拉绳快速脱钩器来释放断线荷载，操作简单安全，瞬时释放脱钩，能起到断线的效果；本发明在实际运用中安装和调节均较为简单，方便各个工程中的操作人员使用。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明断线装置的结构示意图；
图3是应用本发明采集的一个断线试验波动分析图；
图4是覆冰工况下的My图和Mz图；
图5是覆冰工况下的σx云图；
图6是覆冰工况下的Mises应力云图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1-2所示，测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置，括应变片、动态应变仪和模拟断线装置，应变片设置在横担根部，动态应变仪与所述应变片信号连接，模拟断线装置包括螺纹杆7，第一砝码2、第二砝码3和脱钩器4，螺纹杆与横担连接，脱钩器4上端挂绳与第一砝码2连接，下端挂钩悬挂第二砝码3。螺纹杆安装在横担加载孔内并通过螺母固定，螺母与横担之间设置有垫片8。第一砝码与脱钩器4之间的挂绳5上设置有配重6。
采用本发明测定时，计算覆冰工况下的导线荷载和风荷载，利用有限元软件对横担进行数值计算，选择荷载最为不利的一种情况进行数值模拟分析，因为横担自身重力和风力较导线所受的力小的多，可在数值模拟时不考虑，相当于在横担上悬挂导线位置施加沿x,y,z负向的力。对覆冰工况下复合横担所受荷载进行计算得到My、Mz的弯矩图，结果如图4所示，其中弯矩较大的位置即为考虑布置应变片的截面位置；再从σx图中得出X方向的最大压应力，从Mises应力云图中得到复合横担的等效最大应力，结果如图5、6所示，从而确定模型中的最危险区域，这些都是试验布片的重点位置；将应变片与动态应变仪信号连接；在该试验装置中，只有一个加载点需要考虑断线作用，因此其他两个加载点处仅悬挂连接螺纹杆。将螺纹杆穿过横担加载点处的小孔，用垫片穿过螺纹杆放置在横担加载孔处，并旋转螺母将两者固定住横担上。将砝码放置在螺纹杆下端，并在砝码下端依次放置垫片和螺母，旋转螺母以将砝码固定住螺纹杆上。将砝码底端放置在方凳上，此时横担不受荷载作用，对于考虑断线作用的加载点，用挂绳穿过第一砝码中间的小孔，并用铁棒穿过挂绳放在第一砝码下端以将上方第一砝码固定，再在挂绳上悬挂脱钩器，在脱钩器上悬挂加载后需立即释放的第二砝码。加载前，将各连接螺纹杆放在与螺纹杆高度相同的方凳上固定，使横担不受荷载，并将动态应变仪调零；开始加载，撤去方凳，使螺纹杆悬空，则横担受到荷载作用；此时拉动脱钩器上的拉绳，脱钩和其下方的第二砝码一同坠落，动态应变仪开始记录横担上各危险点的动态响应；试验结束，根据动态应变仪的输出数据绘制出微应变-时间的波形图，根据波形图来估算横担的衰减率等参数。衰减率是指每经过一个波动周期，被调量波动幅值减少的百分数，也就是同方向的两个相邻波的前一个波幅减去后一个波幅之差与前一个波幅的比值。根据波形图可以方便地估算衰减率，得到横担受到动态载荷作用的性能参数，结果如图3所示，最高峰的衰减率为
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.一种测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)构建试验装置，包括应变片、动态应变仪和模拟断线装置，所述应变片设置在横担根部，所述动态应变仪与所述应变片信号连接，所述模拟断线装置包括螺纹杆(7)，第一砝码(2)、第二砝码(3)和脱钩器(4)，所述螺纹杆(7)与横担连接，所述脱钩器(4)上端与第一砝码(2)连接，下端挂钩悬挂第二砝码(3)；
(2)根据覆冰工况下复合横担的弯矩和所受压应力确定布置应变片的位置；
(3)模拟断线装置模拟断线过程，驱使应变片的应变发生变化，动态应变仪根据应变片的应变变化输出动态响应数据，根据动态响应数据得出微应变-时间波形图。
2.根据权利要求1所述的测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置的试验方法，其特征在于，所述步骤(1)螺纹杆安装在横担加载孔内并通过螺母固定，所述螺母与横担之间设置有垫片(8)。
3.根据权利要求1所述的测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置的试验方法，其特征在于，所述第一砝码(2)与脱钩器(4)之间的挂绳(5)上设置有配重(6)。
4.根据权利要求1所述的测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置的试验方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：采用有限元软件计算得到覆冰工况下复合横担的My、Mz的弯矩图，根据弯矩图确定弯矩最大的位置；采用有限元软件得出的σx图确定最大压应力，再根据Mises应力云图中得到复合横担的等效最大应力，进而确定应力最大位置，根据弯矩最大的位置和应力最大的位置确定应变片布置位置。
5.根据权利要求1所述的测定复合横担在断线工况下动态响应的试验装置的试验方法，其特征在于，所述步骤(3)中模拟断线装置模拟断线的具体过程为：模拟断线装置悬空使得横担承重，模拟断线装置中的脱钩器和第二砝码坠落，模拟断线。
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