[发明专利]一种输电线路用铝合金材料金具的锻造成型仿真分析方法

说明书

一种输电线路用铝合金材料金具的锻造成型仿真分析方法，包括：（1）建立有限元模型，采用三角面片逼近模具型腔的工作表面，采用4节点的三维四面体单元对工件划分网格，建立有限元模型；（2）边界条件的施加，生成模具和胚件的接触条件以及模具和胚件的约束、载荷及运动条件；（3）有限元计算处理；（4）结果处理与分析，按照模拟生成的应变、应力情况对模拟结果进行分析。选取胚料成型过程分析、金属流动情况分析以及残余应力分布分析作为评级参数，以确定不同材料对锻造过程的影响。本发明有助于掌握输电线路金具锻造成型具体过程，进而可以提出改进建议，为相关技术人员提供参考和借鉴。

技术领域

本发明涉及一种输电线路用铝合金材料金具的锻造成型仿真分析方法，属输电线路金具技术领域。

背景技术

电网的安全可靠运行是关乎国计民生的重大问题。为了适应国民经济发展需求，我国在电网建设方面投入了大量的资金以及精力，电网的发展也取得了较为长足的进步。输电线路作为电网重要组成部分，伴随着电网的不断迅速发展，也进入了快速发展的阶段。随着社会的发展与技术的进步，电源与负荷之间的距离越来越远，为保证负荷的正常高效用电，输电线路的规模将越来越大，输电线路事故对电网安全可靠供电造成的影响也将越来越大。其中输电线路金具故障是造成输电线路事故的不可忽视的重要因素之一，输电线路连接金具的运行质量往往对整个输电线路安全稳定运行起着事关重要的作用。

输电线路连接金具是线路悬垂串、耐张串、跳线串中除绝缘子、线夹以及保护金具外的所有金具，其功能是完成导线与杆塔的连接，承载机械载荷。输电线路连接金具的力学性能对于线路整体的运行状况有着直接的影响。输电线路连接金具按照加工工艺的不同可以分为锻造类连接金具和板材类连接金具。锻造类连接金具采用锻造方式热加工成，其力学性能依靠产品加工过程的热处理工艺来保证。因此，要想掌握锻造类连接金具的工艺流程，提高锻造类连接金具的力学性能，就必须对其热处理工艺流程及影响因素进行深入分析。

发明内容

本发明的目的是，为了掌握锻造类连接金具的工艺流程，提高锻造类连接金具的力学性能，对其热处理工艺流程及影响因素进行深入分析，提出一种输电线路用铝合金材料金具的锻造成型仿真分析方法。

本发明实现的技术方案在于，一种输电线路用铝合金材料金具的锻造成型仿真分析方法，严格按照输电线路用铝合金材料金具的实际尺寸参数，建立其完整的有限元模型，采用4节点的三维四面体单元对所构建的有限元模型进行网格划分，并施加边界条件；在基于有限元的工艺仿真系统的有限元环境中，通过直接迭代法和牛顿迭代法进行求解；并在后处理器中按照模拟生成的应变、应力情况对模拟结果进行分析；选取胚料成型过程分析、金属流动情况分析以及残余应力分布分析作为评级参数，以确定不同材料对锻造过程的影响。

所述施加边界条件，包括生成模具和胚件的接触条件以及模具和胚件的约束、载荷及运动条件。

所述基于有限元的工艺仿真系统由前处理器、模拟处理器和后处理器三大模块组成。

所述前处理器包括数据输入模块、网格的自动划分与自动再划分模块和数据传递模块。

所述模拟处理器负责完成有限元分析过程，基于有限元的工艺仿真系统(DEFORM)运行时，首先通过有限元离散化将平衡方程、本构关系和边界条件转化为非线形方程组，然后通过直接迭代法和牛顿迭代法进行求解，求解的结果以二进制的形式进行保存，并在后处理器中获取所需要的结果。

所述后处理器用于显示计算结果，结果是图形形式，或是数字、文字混编的形式；或获取的结果为每一步的有限元网格；等效应力、等效应变以及破坏程度的等高线和等色图；速度场；温度场；行程载荷曲线。

所述数据输入模块用于数据输入模块，包括初始速度场、温度场、边界条件、冲头行程以及摩擦系数初始条件。

所述网格的自动划分与自动再划分模块用于网格的自动划分与自动再划分。