[发明专利]一种架空电缆拉弯组合下弯曲刚度实验方法与装置

说明书

本发明属于架空电缆测试领域，涉及一种架空电缆拉弯组合下弯曲刚度实验方法与装置。传统的三点弯曲试验无法测量架空电缆在拉弯组合荷载作用下的响应，本方案提供一种架空电缆弯曲刚度测量装置与实验方法。根据实际的工况，采用荷载等效的方法。通过对三点弯曲试验进行改进，设计一套由底座支架、延伸架和竖直支撑架组成的实验支架，并使用万能试验机施加径向拉力，在样缆两端悬挂砝码对样缆施加轴向拉力，从万能试验机输出的拉力与缆体中间点的位移数据，并结合两个对称于中间点的激光传感器的数据，通过计算分析出架空电缆在多次往复拉弯组合下的弯矩与曲率的滞回曲线，从而研究弯曲刚度的变化。

技术领域

本发明属于架空电缆测试领域，涉及一种架空电缆缆拉弯组合下弯曲刚度实验方法与装置。

背景技术

架空电缆作为电力传输的重要装备起到电力传输的作用。随着两电塔之间的距离越来越远，架空电缆悬浮在空中，受到风力作用下的拉弯交变荷载的影响越来越大，架空电缆极易发生疲劳失效，故准确预测动态缆的疲劳寿命极其重要。

由于架空电缆结构特殊，内部功能单元由多层导线以一定螺旋角度绞合而成，导线层在受较大弯矩作用时，层与层之间导线会发生滑动，并且在拉力的作用下，内部的导线又会收紧，因此这种多种荷载作用下，架空电缆的弯曲刚度会发改变。而且在拉力作用下，架空电缆多次弯曲后，内部结构磨损后，其弯曲刚度的滞回也会发生改变。

上述问题，理论与数值方法往往难以准确描述在弯曲与拉力组合荷载下的电缆实际行为。因此需要通过实验的方法，准确地测量出电缆在往复拉弯组合下的弯曲刚度变化，从而精确计算其疲劳应力，研究拉弯组合荷载下的疲劳失效和失效后的结构相应就尤为重要。而现有的三点弯曲实验设备只能测量单次弯曲的刚度变化，而不能进行多次弯曲，并且无法对样缆施加拉力。相关的实验设备是针对大口径的柔性管缆拉弯设备开发的，运用到架空电缆的弯测试当中，会发生精度不足的问题。

发明内容

针对上诉提出的问题，本发明提供一种架空电缆拉弯组合下弯曲刚度实验方法与装置。根据实际的工况，采用荷载等效的方法，对架空电缆在一定弯曲半径范围内进行拉伸和反复弯曲。通过对三点弯曲试验进行改进，设计一套实验支架，使用万能试验机施加径向拉力，在样缆两端悬挂砝码对样缆施加轴向拉力，从万能试验机输出的拉力与缆体中间点的位移数据，并结合两个对称与中间点的激光传感器的数据，通过计算分析出架空电缆在多次往复拉弯组合下的弯矩与曲率的滞回曲线，从而研究弯曲刚度的变化。

本发明采用以下技术方案：

一种架空电缆拉弯组合下弯曲刚度实验装置，包括中间绞支架、侧边绞支架、延伸架、竖直支撑杆、U型扣、万能试验机、底座支架及激光测距仪。

所述的万能试验机包括导柱、移动压板、力传感器、移动底座和液压缸；移动压板和移动底座通过导柱连接，移动压板和移动底座平行；力传感器设置在移动压板底面。液压缸固定在移动底座的下底面，液压缸的伸缩使得移动底座上下移动，致使对样缆产生拉力与压力。

所述的中间绞支架与力传感器相连，样缆穿过中间绞支架；所述的侧边绞支架通过螺栓固定在底座支架的移动支架上，相对于中间绞支架对称，样缆的两端通过侧边绞支架支撑固定，样缆的两端通过钢丝绳连接砝码。

所述的底座支架通过U型扣固定于移动底座上表面，在移动底座两边使用U型扣进行扣紧U型扣下部有螺栓，通过拧紧螺栓固定U型扣，防止样缆在上拉时，提起底座支架。

所述的延伸架通过尾部螺纹固定于底座支架的移动支架上。

所述的竖直支撑架位于万能试验机的两侧，竖直支撑架的上部支撑延伸架的横杆且左右对称。

两个激光测距仪位于底座支架上，对称于样缆中点截面，并与中点截面程一定距离，其激光照射到样缆上，其数值保持最小。

所述的底座支架包括滑动支架、固定块、固定底座、直尺和插销。