編織型鋼絲繩拉伸載荷作用下的力學(xué)特性研究.pdf

1、近年來，國家電網(wǎng)特高壓線路建設(shè)快速發(fā)展，張力架線是電網(wǎng)輸電線路建設(shè)的主要作業(yè)形式。編織型鋼絲繩因具有不旋轉(zhuǎn)特性，故而在電力系統(tǒng)張力架線作業(yè)中作為引導(dǎo)繩和牽引繩被廣泛應(yīng)用。編織型鋼絲繩在服役過程中承受著拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)等載荷的作用。由于其自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得編織型鋼絲繩在承載之后的內(nèi)部受力狀態(tài)極其復(fù)雜。編織型鋼絲繩承載后繩股的應(yīng)力分布及大小對于該類鋼絲繩的強度、失效、壽命、安全使用和設(shè)計制造等具有重要影響，因此對編織型鋼絲繩進(jìn)行拉伸載荷作

2、用下的力學(xué)特性研究具有重要的意義。
　　本文以輸電線路張力架線中常用的YS9-8×19編織型鋼絲繩為研究對象，對其拉伸載荷作用下的力學(xué)特性開展了理論分析、數(shù)值模擬及拉伸試驗研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）分析四方八股編織型鋼絲繩截面的繩股位置分布圖，結(jié)合編織型鋼絲繩實際生產(chǎn)工藝，提出了編織型鋼絲繩的成形假設(shè)；分析編織型鋼絲繩的結(jié)構(gòu)特點及鋼絲的空間纏繞關(guān)系，應(yīng)用微分幾何學(xué)相關(guān)理論及空間坐標(biāo)變換原理，推導(dǎo)出編織型鋼絲繩鋼絲的

3、空間曲線參數(shù)方程，建立了編織型鋼絲繩的數(shù)學(xué)模型，為編織型鋼絲繩的幾何特性分析及幾何建模奠定了基礎(chǔ)。
　?。?）基于編織型鋼絲繩的數(shù)學(xué)模型，對編織型鋼絲繩的曲率及撓率計算方法進(jìn)行了理論推導(dǎo)。通過MATLAB編程計算得到了曲率及撓率的變化規(guī)律圖，分析了相關(guān)參數(shù)對曲率及撓率變化特性的影響，對編織型鋼絲繩的編織工藝提出了指導(dǎo)性建議，也為該類鋼絲繩的力學(xué)特性分析提供了依據(jù)；同時借助編織型鋼絲繩的數(shù)學(xué)模型，在 Pro/E中建立了YS9-8×1

4、9編織型鋼絲繩的幾何模型，為進(jìn)行編織型鋼絲繩拉伸載荷作用下的數(shù)值模擬奠定了基礎(chǔ)。
　?。?）以 YS9-8×19編織型鋼絲繩為研究對象，在構(gòu)建其幾何模型基礎(chǔ)上，基于ANSYS Workbench建立了拉伸載荷作用下的有限元計算模型，進(jìn)行數(shù)值模擬計算；分析數(shù)值模擬計算結(jié)果，獲得了繩股的應(yīng)力、變形及接觸應(yīng)力、摩擦應(yīng)力的分布規(guī)律，這與曲率對繩股應(yīng)力影響的分析呈現(xiàn)出一致性；針對繩股間的摩擦系數(shù)對力學(xué)特性的影響進(jìn)行了研究，分析了摩擦系數(shù)對繩