[发明专利]电缆附件扩张形变与结构恢复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆附件结构优化方法，尤其是涉及一种电缆附件扩张形变与结构恢复方法。 

背景技术

圆筒状的电缆附件(包括冷缩式及预制式)在安装使用过程中，为保证一定的界面握紧力与电缆过盈配合，从而电缆附件在安装投入运行后呈扩张态。而扩张后的附件结构不仅导致主绝缘厚度变薄，尤其是附件薄弱点如应力锥角度、高压屏蔽管端部形状均偏离附件结构设计过程中的优化尺寸。且附件扩张率越大，偏离度越远，这势必大大降低了附件运行的可靠性。 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电缆附件扩张形变与结构恢复方法，该方法可以优化电缆附件在安装产生扩张形变后的电场分布情况。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种电缆附件扩张形变与结构恢复方法，该方法首先检测电缆附件的生产结构样件或安装尺寸样件，获取其生产结构尺寸或安装尺寸的必要参数，然后根据三维模型获取电缆附件的生产结构尺寸与安装尺寸之间参数关系，根据该参数关系和检测得到的必要参数，自动处理生成对应的安装尺寸或生产结构尺寸。 

由生产结构尺寸自动处理生成对应的安装尺寸所需要的必要参数为：电缆截面尺寸、电缆附件内径和电缆附件外径；由安装尺寸自动处理生成对应的生产结构尺寸所需要的必要参数为：电缆截面尺寸、电缆附件扩张后的外径和单边过盈量值。 

所述的必要参数中电缆截面尺寸包括电缆的绝缘外径。 

与现有技术相比，本发明可以对扩张形变后的电缆附件进行电场优化，也可以 基于高弹性材料的力学特性，利用弹性力学理论将扩张后的电场优化设计结构恢复到实际产品生产结构，从而确保电缆附件扩张后的最优电场分布。 

附图说明

图1为筒状三维模型的示意图； 

图2为筒状三维模型中的一个微元及微元受力分析图； 

图3本实施例中电缆附件安装扩张前后的形状对比图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 

实施例 

一种电缆附件扩张形变与结构恢复方法，该方法首先检测电缆附件的生产结构样件或安装尺寸样件，获取其生产结构尺寸或安装尺寸的必要参数，然后根据三维模型获取电缆附件的生产结构尺寸与安装尺寸之间参数关系，根据该参数关系和检测得到的必要参数，自动处理生成对应的安装尺寸或生产结构尺寸。 

生产结构尺寸与安装尺寸之间的参数关系首先需要对电缆附件的扩张形变进行分析。根据弹塑性力学，当圆筒的外半径b与内半径a之比满足条件b/a＞1.2时称为厚壁圆筒。它的几何形状对称与中心轴，且沿筒体轴向无变化。当厚壁圆筒处于弹性状态时，可以利用位移法进行求解。其解答满足弹性边值问题的基本方程及相应的边界条件。电缆附件硅橡胶绝缘为高弹性塑料，因此可利用如图1所示的厚壁圆筒模型对电缆附件的扩张形变进行分析。 

对厚壁圆筒模型，应力、应变和位移分量均与切向坐标θ无关，仅是径向坐标r的函数。因此采用极坐标（r,θ)对问题行分析，如图1所示。由于轴对称性，所以剪应力τ_rθ=0，而径向应力σ_θ和切向应力σ_r与r有关，而与θ无关，即它们的函数表达式可表示为σ_θ(r)，σ_r(r)。同理可知，径向应变ε_θ和切向应变ε_r的函数表达式可写为ε_θ(r)，ε_r(r)。由于轴对称，筒体沿径向的膨胀或收缩是均匀的，所以径向位移μ只与r有关，其函数表达式为μ(r)。筒体的轴向位移ω与r，θ无关，仅与z有关，因此轴向位移的函数表达式可写为ω(z)。 

然后建立电缆附件形变的微元方程边界条件，提取图1中筒状模型中微元，得到微元的受力分布如图2所示。 

由于厚壁圆筒处于平衡状态，所以其合力必定为0，其微元所受合力也必定为0，所以必定满足下式： 

(σ_r+dσ_r)(r+dr)·dθ-2·(σ_θ+α·dσ_r)dr·sin(dθ/2)＝σ_rr·dθ 

上式经过简化之后得到平衡方程(1)为：