[发明专利]一种获取电缆中间接头振动特性的仿真分析方法

说明书

本发明公开了属于电缆中间接头振动特性仿真分析领域，特别涉及一种获取电缆中间接头振动特性的仿真分析方法。该方法利用有限元仿真分析软件建立电缆中间接头的几何模型，施加材料参数，设置单元类型，划分网格；对电缆中间接头的有限元模型进行模态分析和谐响应分析；分别以工频电致振动及模态分析和谐响应分析获得的共振频率点为载荷，对电缆中间接头进行振动和共振分析；利用时空和幅频分析法处理仿真结果，获得电缆中间接头的振动特征。本发明解决了电缆中间接头振动分析中成本高、实验检测困难的问题，具有参数设置灵活，工作效率高等优点。

技术领域

本发明属于电缆中间接头振动特性仿真分析领域，特别涉及一种获取电缆中间接头振动特性的仿真分析方法。

背景技术

随着我国城市化进程的快速发展，城市地下电缆用量逐年增加，其安全稳定性对城市正常运转至关重要。受生产工艺、安装条件限制，安装好的电缆存在很多接头，在所有电缆故障中，接头故障占比在50％以上。故障原因之一就是长期运行过程中，电缆中电流导致缆体电致振动，加之车辆通行等其他外部振源激励作用，电缆接头会产生共振，长期作用对电缆中间接头内部结构造成破坏。

这种振动可能是间歇性的，不易被发现，如果能分析其振动特征，利用有效的振动测量手段对其进行监测，及时发现并进行防治，就能够有效的防止事故的发生。

电缆中间接头采用多层结构，现场直接测量其振动特性，不仅成本高，而且检测较为困难。如何准确、高效地获取电缆中间接头的振动特性是一项亟待解决的问题。

目前，研究人员采用的方法是在现场对电缆中间接头进行检测，研究其振动特性。该种方法花费的时间较长，成本较高，实验难度较大。

针对以上问题，本发明提出了一种获取电缆中间接头振动特性的仿真分析方法，既能提高故障判断的准确性和可靠性，又能克服实体实验的缺点，实现电缆中间接头振动特性的获取和分析。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种获取电缆中间接头振动特性的仿真分析方法，用于解决电缆中间接头振动特性获取和分析时成本高、实验困难等问题。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是一种获取电缆中间接头振动特性的仿真分析方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：测量电缆中间接头的结构尺寸，利用有限元分析法建立电缆中间接头的几何模型，设置材料参数、单元类型，进行网格划分，具体方法如下：

(1)确定电缆中间接头的类型，根据其结构特征，分别测量电缆中间接头每一部分的径向和轴向尺寸；

(2)使用有限元仿真软件，根据电缆中间接头的结构尺寸，按照从里到外的顺序建立电缆中间接头的几何模型；

(3)根据电缆中间接头每一部分的材料，分别设置几何模型中各结构组件的弹性模量、泊松比以及材料密度；设置电缆中间接头的单元类型；

(4)使用扫略法，针对电缆中间接头不同部分的结构特点，进行网格划分；

步骤2：对电缆中间接头有限元模型进行模态分析和谐响应分析，具体方法如下：

(1)在电缆中间接头的两端施加全约束载荷，进行完全约束；

(2)在有限元仿真软件中，设置求解类型为模态分析，设置模态提取方法为BlockLanczos，根据模型复杂度设置模态提取阶数为8～15，之后进行求解，得到电缆中间接头的固有频率范围；

(3)设置电缆中间接头的谐响应频率范围等于模态分析中得出的固有频率范围，定义谐响应分析求解类型为完全法，进行求解；

步骤3：在电缆中间接头的模态分析和谐响应分析的基础上，对其进行振动分析和共振分析，具体方法如下：