[发明专利]一种电缆屈曲的建模方法

权利要求书

1.一种电缆屈曲的分析方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、构造刚度矩阵：

在电缆芯线内取任意一点P，割取一个微小的平行六面体所示，x，y，z三个方向的棱边长度分别为dx，dy，dz；首先，以连接六面体前后两面中心的直线为矩轴，列出力矩的平衡方程∑M_ee'＝0，即：

整理，并略去微量后，得：τ_yz＝τ_zy；

同样可以得出：τ_xy＝τ_yx,τ_zx＝τ_xz；

式中，τ_xy为x平面指向y平面的剪应力；同理，其他τ为各 平面的剪应力；

列出x轴方向的力的平衡方程∑F_x＝0；

式中，σ_x为垂直于x平面的正应力，同理，其他σ为各平面的正应力；

由其余两个平衡方程∑F_y＝0和∑F_z＝0可以得出与之相似的两个方程,化简,除以dxdydz,得:

式中，X,Y,Z为各方向位移；

步骤2、定义单元类型：

三相电缆中，中间相电缆垂直与套管连接基本不受扭转和弯矩的影响，两边相电缆对称分布，所以只分析一相电缆即可，电缆两端由套管和紧固环固定，典型的梁结构，而且电缆是轴对称结构，对其进行有限元分析时，采用圆柱坐标系，对称轴为Y轴，半径的方向为r轴；

步骤3、定义材料属性：

对于电缆芯线的塑性形变分析，使用经典双线性随动强化BKIN模型，设置好各材料的弹性模量，然后激活BKIN选项；

步骤4、建立模型：

建立一个线模型，线模型是由关键点连成，然后自定义梁截面的结构尺寸，定义梁截面内圆半径为导线半径，外环半径厚度为主绝缘厚度；

步骤5、网格划分：

在对梁截面进行网格划分时，将网格边界的大小设定为0.004m，选择四边形单元及自由划分网格的方式对梁截面进行网格化分，由于线元素是由关键点依次连接而成，选中所有线，然后将所有线分为5段；

步骤6、加载和求解：

对电缆芯线顶端施加两个方向的位移约束，一是x方向位移，二是y方向位移，为芯线标准长度减去套管高度，但是电缆芯线模型长度变为原来的标准长度上再加10mm，通过对关键点之间的线模型施加转动约束，来控制电缆芯线的弯曲形态，通过发出命令NLGEOM，ON来激活大应变效应然后进行计算。