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悬垂复合绝缘子是输电线路上起悬挂与支撑作用的绝缘部件,正常运行时,仅承受垂直线路方向的荷载,因其在野外运行,考虑气象等复杂条件时,承受架空导线自重、冰重、风载等载荷;在断线情况下,还要承受断线拉力。 本文以FXBW4-110/70悬垂绝缘子为研究对象,主要研究在复杂环境下悬垂复合绝缘子的静力学特性和动力学特性,根据其力学分析研制出复合绝缘子受载模拟试验装置,研究结果如下: (1)分析了复合绝缘子复杂的运行环境,并对各种运行环境的下的复合绝缘子的外载进行分析计算,利用材料力学基本理论,对极端位置时复合绝缘子进行静力学分析。得到单独拉伸、扭转与弯曲负荷作用下绝缘子的形变、应力。并运用ANSYS有限元方法,分析绝缘子的拉伸、扭转与弯曲应力分布,找到了复合绝缘子受力作用下的断裂危险位置,进行断裂位置分析。 (2)建立导线悬垂绝缘子的动态力学模型,对有风无冰、有风有冰这两种状态进行动力学受力分析。在有风无冰状态下,根据微风振动理论,建立架空导线的振动受力数学模型,推导出复合绝缘子下端线夹处的应力与频率公式并计算,得到绝缘子线夹处的振动时间、振动次数与动弯应力;在有风有冰的状态下,建立覆冰导线单元笛卡尔坐标,推导出舞动时,水平与竖直的方程,利用MATLAB计算出结果,得到悬垂复合绝缘子最大受力与舞动振幅的关系。 (3)利用悬垂复合绝缘子在极端位置的静力学分析,结合复合绝缘子动态受力特点,研制复合绝缘子受载模拟试验装置。通过对试验装置的整体、结构、测试与控制以及动力装置的设计研究,完成试验装置。使试验装置具有模拟拉伸、扭转和弯曲载荷动态受力的能力,能够很好地完成悬垂绝缘子联合作用力下的试验分析。 上述研究达到在实验室里模拟复合绝缘子受力情况的目的,为进一步研究力场作用下的绝缘子寿命提供理论和实验依据。有非常重要的实际和理论意义。