Page 72 - 理化检验-物理分册2021年第八期

杨迎春, 等: 输电线路耐张线夹断裂原因

1.4 力学仿真计算 通过在 C 位置施加向下 4 mm 位移模拟导线
为了研究耐张线夹断裂过程的应力分布情况, 微风振动。施 加 边 界 条 件 约 束 时, A 位 置 和 B 位
采用有限元方法建立耐张线夹模型, 施加边界条件 置全固定, 计 算 的 应 力 云 图 如 图 6 所 示。 由 图 6
和载荷, 计算耐张线夹的应力分布情况, 耐张线夹模 可知, 耐张 线 夹 端 部 位 置 受 到 约 束 可 造 成 耐 张 线
型如图 5 所示。 夹转折位 置 的 应 力 集 中, 该 应 力 集 中 部 位 与 实 际
断裂部位一致。

图 5 耐张线夹的有限元计算三维模型

Fi g 5 Thethree-dimensionalmodeloffiniteelement 图 6 A 位置和 B 位置全固定时耐张线夹的应力分布云图

calculationforthestrainclam p Fi g 6 Stressdistributionne p ho g ramofthestrainclam pwhen

有限元模型采用三维实体单元建模, 铝弹性模 p ositionAandp ositionBwerefixed

量 70GPa , 泊松比 0.3 , 塑性延伸强度 100MPa , 抗 改变边界条件, A 位置固定, 在 B 位置施加不

拉强度 150 MPa 。钢锚弹性模量 210GPa , 泊松比 同方向的 位 移, 计 算 的 应 力 云 图 如 图 7 所 示。 由

0.3 , 塑 性 延 伸 强 度 1 000 MPa ,抗 拉 强 度 图 7 可知, 在 B 位置施加不同方向的位移时, 耐张

1500MPa 。 线夹的转折位置产生应力集中。

图 7 B 位置施加不同方向位移时耐张线夹的应力分布云图

Fi g 7 Stressdistributionne p ho g ramofthestrainclam punderdifferentdirectiondis p lacementat p ositionB

a a pp l y in g 3mmdis p lacementinxdirection b a pp l y in g-3mmdis p lacementin ydirection c a pp l y in g 3mmdis p lacementinzdirection
风向与输电导线的角度约 80° , 当有持续风垂直吹
2 分析与讨论
向输电导线时, 导线背风侧产生上下交替的卡门旋
断裂耐张线夹的材料为 1050A 铝合金, 其几何 涡, 输电导线会受到上下交变的力而发生高频低幅
结构尺寸与设计尺寸基本一致。耐张线夹断口表面 值微风振动 [ 8-9 ] 。导线的微风振动会使耐张线夹转
有疲劳辉纹条带, 推断耐张线夹的断裂方式为疲劳 角部位的应力集中位置产生较大的交变应力, 耐张
断裂。有限元计算结果表明耐张线夹端部位置受到 线夹转角的薄弱位置在较大交变应力的作用下会产
约束或施加不同方向位移时可造成耐张线夹转角部 生多处疲劳裂纹源。
位的应力集中, 且应力集中位置和耐张线夹的真实 综上所述, 耐张线夹的转角部位由于端部位置
断裂位置相符。 受到 约 束 产 生 应 力 集 中, 削 弱 了 耐 张 线 夹 的 强

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此段输电线路常年平均风速在 8~11 m · s , 度 [ 10-11 ] , 在应力集中处容易形成多处裂纹源。输电
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