高低温下复合绝缘子抗拉性能试验

复合绝缘子是由芯体和装配有金属附件的外套构成。芯体多采用环氧树脂浸渍的玻璃纤维增强塑料制成,是一种强度高、非脆性复合材料。但在芯棒与伞套之间的粘结层是薄弱环节,在大温差地区容易受力学破坏。文中采用Instron1186电子万能试验机,通过位移控制进行材料力学性能试验,研究复合绝缘子分别在高低温作用下的抗拉性能。试验表明,复合绝缘子机械破坏负荷取决于金具与芯棒连接强度,其破坏的主要特征为端部金具的滑移。因为端部金具的热膨胀系数与玻璃纤维增强环氧树脂芯棒有较大差异,无论是在高温还是低温,复合绝缘子的力学性能均较常温状态产生下滑,尤其是高温下,金具与芯棒的黏结-滑移性能会降低50%甚至更多。     

覆冰复合绝缘子的流体力学特性分析

以三大二小伞裙结构的复合绝缘子为仿真模型,研究复合绝缘子覆冰情况下的流体力学特性。结果表明,气流在绕过覆冰复合绝缘子芯棒和伞裙的过程中,绝缘子芯棒后面的流速很低,绝缘子背风面有轻微涡流产生,水滴随气流存在回流现象,芯棒处回流现象也更加明显,随着覆冰的发展,覆冰速度先增大后减小,覆冰厚度10mm时覆冰速度达到最小。     

新型避雷器对110 kV线路复合绝缘子电场分布的影响

为了研究在110 kV架空输电线路中安装新型避雷器对复合绝缘子电场分布的影响,根据110 kV架空输电线路中杆塔、新型避雷器、复合绝缘子、均压环及金具的实际结构,采用时谐电场三维有限元计算方法,建模计算了安装新型避雷器前后复合绝缘子串的电场强度。通过分析对比安装新型避雷器前后复合绝缘子以及均压环表面的电位和电场分布特性可知,安装新型避雷器增加了复合绝缘子表面电位及电场分布的均匀性,提高了均压效果,影响是良性的。     

管母支撑滑动金具耦联体系抗震性能

特高压直流设备金具作为设备间相互连接的重要节点,其一旦在地震中发生损坏,将直接导致设备电气功能的丧失。本文通过对±800kV特高压直流换流站典型管母支撑滑动金具开展低周反复加载试验,研究了该类型金具的抗震性能;通过建立复合支柱绝缘子与管母线耦联体系有限元模型,分析了不同地震加速度等级输入下绝缘子和滑动金具的地震响应;通过建立连接单元释放单向位移和单向转动的限制以模拟滑动金具在实际电气设备回路中与管母的连接,提出了将滑动金具等效为非线性弹簧的计算方法,为减小地震作用下设备的耦合效应,得到了滑动金具滑动槽长度设计值。     

X射线无损探伤技术在检测输电线路压接金具中的应用

从理论上分析了X射线无损探伤技术应用于输电线路中的可行性,并通过现场X射线检测和拉力试验,明确了不同的缺陷情况,为采用X射线检测金具压接质量提供了可靠依据.研究结果较好地解决了输电线路中耐张线夹压接金具质量检测手段单一且不直观的问题,证明X射线无损检测可以很好地应用于输电线路压接金具的质量检测中,可为输电线路耐张压接金具的缺陷处理提供指导意见,对输电线路的安全稳定运行有着十分重要的意义.     

直流绝缘子串电压分布测量方法及其分布特性

提出了一种新型测量直流系统绝缘子串电压分布的静电计式仪器和测量方法．仪器采用振动式探头，把绝缘子的直流电压变成交流信号，处理后，语音直接报出绝缘子的电压值．通过在含有５ 片绝缘子的绝缘子串上的各种试验，研究了绝缘子串电压分布的影响因素及电压分布特征．影响直流系统绝缘子串电压分布的因素与交流系统不同，污秽、空气湿度和电压极性对分布电压都有影响．电压分布是一个动态的过程，随各种因素的变化而变化，绝缘子电压分布有很大的分散性．干燥情况下，直流系统绝缘子串电压分布更加不均匀，导线端绝缘子电压更高．     

复合支柱绝缘子在高海拔区直流污闪与污雨闪性能

为了系统研究复合支柱绝缘子在高海拔条件下的直流污闪和污雨闪性能,在海拔1.97 km的地区,对5种不同伞形参数的复合支柱绝缘子进行了人工污秽直流污闪和淋雨试验。试验结果表明:同等污秽条件下,污雨闪电压明显高于污闪电压。在一定范围内,伞形参数对电压的影响呈现出规律性:伞伸出增大,两种电压均增大;伞间距增大,污闪电压随之增大而污雨闪电压则先升后降;芯棒直径的增加会造成两种电压的降低。因此,高海拔地区直流变电站外绝缘设计可仅依据污闪特性进行配置,同时,合理地优化伞裙参数可提高污闪性能25%以上。     

35 kV输电线路复合横担极限承载力研究

近年来,复合材料逐渐被广泛应用于输电杆塔横担结构中,为了研究复合材料横担的极限承载力,本文对35kV复合材料横担进行了极限承载能力试验,得到各个测点在不同横向载荷作用下的位移和应变;建立该复合横担的有限元模型,通过计算得到相应测点的位移和应变结果;结合试验与仿真结果,分析了复合横担在横向载荷作用下的变形规律;通过分析根部压接对复合横担极限承载能力的影响,提出了一种新的法兰与复合材料芯棒的连接方式。研究结果表明：当横向载荷达到16.91kN时,芯棒上表面与法兰开始脱离,当横向载荷达到29.81kN时,复合横担根部发生失效;结合仿真与试验结果,证实了复合横担根部压接脱离是决定复合横担极限承载力的重要因素之一;提出的新型根部连接方式可以有效提升复合材料横担的极限承载能力。     

40Cr－5CrMnMo钢超塑性压接的组织与性能

采用预先处理及表面处理，４０Ｃｒ－５ＣｒＭｎＭｏ钢在空气炉中可实现超塑性固相压接．压接工艺条件为：温度７１０～７３０℃，应变速率２～３×１０－４ｓ－１、压力５０～８０ＭＰａ．时间３～５ｍｉｎ．压接强度达到基材４０Ｃｒ钢强度。通过接头显微组织分析，提出了钢超塑性固相压接机制为超塑变形的晶粒滑动和原子扩散造成的原始界面消失。     

风荷载作用下输电线路数值模拟及金具失效分析

为了缓解风荷载作用下输电线路动力响应造成电力金具断裂失效等问题,通过建立整体输电线路有限元模型,利用随高度变化的Kaimal风速谱和Davenport互相关谱,用谐波叠加法模拟沿输电线路方向多点互相关的随机风风速时程曲线,利用模拟的随机风荷载进行输电线路动力响应分析,提取导线单元的应力并换算为传递给线夹的集中力,对比稳定风荷载计算方法,建立随机风荷载和稳定风荷载两种典型的荷载工况,再通过ABAQUS建立整体连接金具有限元模型,研究了输电线路整体结构中连接金具及复合绝缘子的应力情况。结果表明:风荷载对金具应力有显著影响;在整体模型中,球头挂环较其他金具容易发生断裂破坏,其次是线夹和直角挂板;复合绝缘子杆部连接处采用球头球窝连接方式,容易产生较大弯曲应力而造成杆部过渡处断裂。     

基于X射线的耐张线夹钢芯与铝管压接尺寸对导线承拉力综合影响的研究

X射线对电力金具进行无损检测具有检测方便、快捷、准确等特点。导线承拉能力主要取决于两端耐张线夹及接续管的钢芯压接尺寸与铝管压接尺寸。通过同时改变耐张线夹钢芯压接尺寸与铝管压接尺寸对导线进行压接。利用X射线数字成像技术检测耐张线夹钢芯及铝管的实际压接尺寸。通过设置多组实验来确定能满足规程规定的导线拉力值的临界点。选择曲线函数模拟钢芯压接尺寸、铝管压接尺寸-导线拉力的曲线图,得到导线压接时尺寸要求。对导线压接及质量检测具有重要意义。     

压握过程对球囊扩张支架性能的影响

压握过程中支架发生塑性变形及加工硬化现象将对支架的后续变形行为产生影响.研究利用有限元方法模拟了支架的完整变形过程,评价了扩张后支架的各项性能,并与未考虑压握过程的模拟结果进行了比较.结果表明,压握过程不仅会导致扩张后支架的形状发生变化,同时会使回弹率和最大应力增大,支架最大可扩张直径变小.     

破甲弹对复合装甲毁伤数值模拟分析

为研究破甲弹对复合装甲的毁伤规律,利用Autodyn非线性动力学软件,建立了破甲射流对复合装甲数值仿真有限元模型,并分别就碰撞点和破甲弹结构参数改变对毁伤效应影响进行了仿真计算与分析,以射流剩余速度和穿孔特征为评估参量,初步得到了破甲弹对复合装甲的毁伤规律. 破甲弹正面进攻主战坦克时,复合装甲的穿透与破坏情况随各板块被侵彻的顺序不同而不同,45°～60°范围内的锥角比较适合作为反复合装甲的破甲弹的药型罩锥角.      

YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理研究

透明陶瓷是兼具较好的力学和光学性能的新一代透明防护材料，在低面密度、高透过率、高防护能力的透明装甲方面有重要的应用前景. 为探究YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理，本文基于弹道枪测试平台与高速摄影技术，获得了12.7 mm穿甲燃烧弹冲击YAG透明陶瓷复合靶的弹靶冲击瞬态作用过程，确定了透明陶瓷复合靶各层损伤特征与弹体的破坏形态，测定了背板背凸量. 在此基础上，利用AUTODYN动力学有限元模拟软件，建立了YAG透明陶瓷复合靶抗制式弹过程的有限元模拟方法，探究了典型结构透明陶瓷复合靶的抗弹机理，并分析了透明陶瓷与聚碳酸酯层厚度变化对其抗弹性能的影响规律. 研究结果表明，透明陶瓷复合靶依靠透明陶瓷面板的高强度破碎弹体以有效消耗弹体冲击动能，玻璃层消耗陶瓷锥的冲击能量，背板吸收残余动能，从而实现低面密度的透明防护；透明陶瓷面板的增加能够更为有效地破坏弹体，从而实现提高装甲防护能力的目的；聚碳酸酯在一定的厚度范围区间能实现复合靶较低面密度的高效防护作用.      

石墨烯复合材料在警车防弹防护方面的研究

研究警车高性能防弹防护材料应用技术,尝试采用石墨烯改性的方式对陶瓷及铝合金的强度、韧性性能进行了改性提升,利用石墨烯改性材料制备了复合防弹板,并进行了实弹射击试验,研究了防弹警车应用可行性.试验结果表明,石墨烯改性可以有效提高陶瓷的断裂韧度,以及铝合金的强度及弹性模量.经53式7.62 mm穿甲弹三次射击,靶板无穿透,用石墨烯改性陶瓷制备的防弹装甲板,可有效降低材料密度,大幅度提高防弹性能,对车辆防弹性能及轻量化技术研究具有一定的参考价值.     

UHMWPE背板铺层角度对陶瓷复合靶板抗弹性的影响

由于背板强度对陶瓷/纤维复合装甲的抗弹性能存在明显影响，采用12.7 mm穿燃弹(刚脆性)冲击实验研究了不同UHMWPE背板铺层角度对陶瓷/纤维复合装甲弹道冲击性能的影响.通过观测回收的弹芯、靶体陶瓷及纤维背板宏观破坏特征，分析了陶瓷/纤维复合装甲的耗能机理及抗弹性能.试验结果表明，陶瓷锥是陶瓷面板的主要破坏模式，其宏观裂纹主要有:径向、环向及与锥形裂纹；纤维背板变形模式为动态锥形鼓包及边界褶皱，其破坏失效模式有:剪切失效及层间剥离.并且，背板强度对陶瓷/纤维复合靶板的抗弹性能有明显影响，随着UHMWPE背板铺层角度的减小，背板强度以及陶瓷/纤维靶板整体结构刚度随之增大，靶板对弹芯的破碎作用越明显，冲击后剩余弹芯最大碎片质量减小，小碎块数量增多，弹丸碎块穿透靶板后剩余侵彻能力减弱，复合靶板整体抗弹性能增加，同时背板鼓包高度减小，锥形鼓包所形成的角度增大，纤维层合板的破坏失效模式从剪切失效向层间剥离转变.      

Investigation of the microcrack evolution in a Ti-based bulk metallic glass matrix composite

The initiation and evolution behavior of the shear-bands and microcracks in a Ti-based metallic-glass–matrix composite(MGMC) were investigated by using an in-situ tensile test under transmission electron microscopy(TEM). It was found that the plastic deformation of the Ti-based MGMC related with the generation of the plastic deformation zone in crystalline and shear deformation zone in glass phase near the crack tip. The dendrites can suppress the propagation of the shear band effectively. Before the rapid propagation of cracks, the extending of plastic deformation zone and shear deformation zone ahead of crack tip is the main pattern in the composite.     

基于X射线的架空导线钢芯压接尺寸与拉力关系的研究

架空线路在运行过程中不仅要承受流过的负荷电流,而且还要承受导线的张力,导线耐张线夹对导线的握着力是影响导线拉力的重要原因。在压接过程中,通过改变钢芯插入钢锚的深度,利用X射线数字透照成像技术检测其实际插入深度,得到钢芯压接尺寸与拉力之间的关系。在满足导线整体拉断力要求的情况下,找到了在铝模压接正常情况下钢芯最小插入深度。对现场施工作业有重要的指导意义。