基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析方法及系统与流程

本发明涉及仿真计算，具体来说是一种基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析方法。

背景技术：

1、绝缘子在高压输电线路中是必不可少的一个部分，绝缘子一方面连接着导线与杆塔，承受重力、拉力等载荷作用，另一方面发挥着绝缘作用，其既要满足机械性能要求，又要满足电气方面的性能要求，其中，盘形悬式绝缘子使用寿命更长，具有广泛适用性，因此，绝缘子能够正常工作至关重要。绝缘子在使用过程中钢帽、瓷件、钢脚应保持同轴度，轴度不满足要求将导致投运后的绝缘子内部受力不均，形成应力突变，造成滑移甚至断串，然而，绝缘子加工过程中，钢脚的上部锥头全部由水泥胶合剂包覆，装配机将绝缘子瓷件、钢脚、铁帽进行水泥胶装装配时会造成钢脚倾斜，因此，在绝缘子使用前检测钢脚倾斜程度很有必要。

2、目前对绝缘子的检测通常采用目测检验和金刚石切片机对绝缘子切片检验，前者误差大，后者易造成浪费。随着图片处理技术的发展，绝缘子的钢脚偏斜的智能检测方法也逐渐被开发。如公开号为cn115031664b公开的一种绝缘子偏斜检测方法、装置、终端设备及介质，涉及绝缘子偏斜检测的技术领域，检测方法包括利用相机对相对平行旋转运动的绝缘子进行视频获取；对获取的视频进行处理，获得绝缘子旋转产生钢脚阴影的图像；根据绝缘子旋转产生的图像计算阴影面积和绝缘子面积；根据阴影面积和绝缘子面积的比值表征绝缘子的偏斜程度；检测装置包括相机；旋转系统；视频处理系统；运算系统。该方法通过相机获取绝缘子视频，基于图片处理计算以及相关计算得出绝缘子的偏斜程度，无需人工测量破坏绝缘子，检测快速高效。该方法通过图像识别检测钢角与绝缘子的阴影比值判断绝缘子的偏斜程度，但是无法判断钢脚的偏斜。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何快速简便的测量绝缘体钢脚倾斜。

2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

3、一种基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析方法，包括以下步骤：

4、步骤1.建立多个绝缘子模型，每个模型中钢脚倾斜角度不同，且倾斜角度已知，分别定义每个模型各个部件的材料参数；

5、步骤2：对每个所述模型进行静力分析，根据实际工作情况定义各部件接触条件，设置模型边界条件，施加荷载，对模型进行力学仿真计算，得到钢脚不同倾斜角α工况下易断处的最大应力σ和最大应变ε；

6、步骤3：提取钢脚不同倾斜角α工况下交界处的最大应力σ和最大应变ε，对数据进行拟合，得到倾斜角-最大应力拟合曲线和倾斜角-最大应变拟合曲线，确定倾斜角和应力、应变的关系式；

7、步骤4：绝缘子出厂前，用试验机对绝缘子加载，利用应变片采集钢脚中部圆杆和下部脚球交界处的应变值，依据拟合曲线得到钢脚实际倾斜角，并判断是否满足要求。

8、本发明基于仿真模拟技术建立了盘形悬式绝缘子钢脚倾斜角度和应力、应变之间的联系，得到了倾斜角和应力、应变的关系式，可以估算实际绝缘子的钢脚倾斜角度和最大应力，作为快速评估绝缘子质量是否合格的依据。

9、进一步的，所述步骤1中，根据绝缘子设计图纸，定义合适的坐标系，建立绝缘子各部件三维立体模型，分别考虑钢脚倾斜0°、1°、2°、3°、4°、5°，建立钢脚不同倾斜角度的有限元模型。

10、进一步的，所述步骤1中定义每个模型各个部件材料参数具体为依据陶瓷、水泥、钢铁的材料性能，为各部件赋予各材料的密度、膨胀系数、传导率、弹性模量、泊松比参数值。

11、本发明还提供一种基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析系统，包括以下步骤：

12、模型建立模块，用于建立多个绝缘子模型，每个模型中钢脚倾斜角度不同，且倾斜角度已知，分别定义每个模型各个部件的材料参数；

13、静力分析模块，用于对每个所述模型进行静力分析，根据实际工作情况定义各部件接触条件，设置模型边界条件，施加荷载，对模型进行力学仿真计算，得到钢脚不同倾斜角α工况下易断处的最大应力σ和最大应变ε；

14、数据拟合模块，用于提取钢脚不同倾斜角α工况下交界处的最大应力σ和最大应变ε，对数据进行拟合，得到倾斜角-最大应力拟合曲线和倾斜角-最大应变拟合曲线，确定倾斜角和应力、应变的关系式；

15、检测模块，用于在绝缘子出厂前，用试验机对绝缘子加载，利用应变片采集钢脚中部圆杆和下部脚球交界处的应变值，依据拟合曲线得到钢脚实际倾斜角，并判断是否满足要求。

16、进一步的，所述模型建立模块中，根据绝缘子设计图纸，定义合适的坐标系，建立绝缘子各部件三维立体模型，分别考虑钢脚倾斜0°、1°、2°、3°、4°、5°，建立钢脚不同倾斜角度的有限元模型。

17、进一步的，所述模型建立模块中定义每个模型各个部件材料参数具体为依据陶瓷、水泥、钢铁的材料性能，为各部件赋予各材料的密度、膨胀系数、传导率、弹性模量、泊松比参数值。

18、本发明还提供一种处理设备，包括至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述的方法。

19、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述的方法。

20、本发明的优点在于：

21、1)本发明基于仿真模拟技术建立了盘形悬式绝缘子钢脚倾斜角度和应力、应变之间的联系，得到了倾斜角和应力、应变的关系式，可以估算实际绝缘子的钢脚倾斜角度和最大应力，作为快速评估绝缘子质量是否合格的依据。

22、2)本发明所述的基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析方法适用于任意型号的绝缘子，还可扩展为判断铁帽，瓷件等部件的倾斜程度，对绝缘子可靠性分析具有重大意义。

技术特征：

1.一种基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析方法，其特征在于，所述步骤1中，根据绝缘子设计图纸，定义合适的坐标系，建立绝缘子各部件三维立体模型，分别考虑钢脚倾斜0°、1°、2°、3°、4°、5°，建立钢脚不同倾斜角度的有限元模型。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析方法，其特征在于，所述步骤1中定义每个模型各个部件材料参数具体为依据陶瓷、水泥、钢铁的材料性能，为各部件赋予各材料的密度、膨胀系数、传导率、弹性模量、泊松比参数值。

4.一种基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析系统，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析系统，其特征在于，所述模型建立模块中，根据绝缘子设计图纸，定义合适的坐标系，建立绝缘子各部件三维立体模型，分别考虑钢脚倾斜0°、1°、2°、3°、4°、5°，建立钢脚不同倾斜角度的有限元模型。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析系统，其特征在于，所述模型建立模块中定义每个模型各个部件材料参数具体为依据陶瓷、水泥、钢铁的材料性能，为各部件赋予各材料的密度、膨胀系数、传导率、弹性模量、泊松比参数值。

7.一种处理设备，其特征在于，包括至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至4任一所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至4任一所述的方法。

技术总结
本发明提供一种基于仿真模拟的盘形悬式绝缘子钢脚偏斜度分析方法和系统，包括以下步骤：步骤1.建立多个绝缘子模型，每个模型中钢脚倾斜角度不同；步骤2：对模型进行力学仿真计算，得到钢脚不同倾斜角α工况下易断处的最大应力σ和最大应变ε；步骤3：对数据进行拟合，得到倾斜角‑最大应力拟合曲线和倾斜角‑最大应变拟合曲线，确定倾斜角和应力、应变的关系式；步骤4：依据拟合曲线得到钢脚实际倾斜角，并判断是否满足要求。本发明基于仿真模拟技术建立了盘形悬式绝缘子钢脚倾斜角度和应力、应变之间的联系，得到了倾斜角和应力、应变的关系式，可以估算实际绝缘子的钢脚倾斜角度和最大应力，作为快速评估绝缘子质量是否合格的依据。

技术研发人员：孙思嘉,程翔,金莎莎,缪春辉,张洁,赵骞
受保护的技术使用者：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17