Математическое моделирование деформирования слоистых проволочных конструкций спирального типа

• Автор: Тарасов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. Объекты исследования
1.2. Особенности задач, связанных с расчётом статики и колебаний проводов и спиральной арматуры ВЛ
1.3. Методы моделирования многослойных проволочных конструкций, подобных проводам ВЛ
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРОВОЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СЛОИСТОЙ СТРУКТУРЫ, ПОДОБНЫХ ПРОВОДАМ ВЛ
2.1. Параметры, определяющие геометрию винтовой линии
2.2. Основные дифференциальные соотношения для винтовой линии
2.3. Оценка длины зоны включения спирали (первое приближение)
2.4. Сведение повива к эквивалентной цилиндрической оболочке
2.5. Матрицы жесткости и податливости в общей форме
2.6. О жесткостях проводов и подобных проволочных конструкций
2.7. Явные выражения для изгибных и крутильных жесткостей
2.8. Жесткости проводов серии АС. Различные оценки
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ СПИРАЛЬНЫХ ЗАЖИМОВ СОВМЕСТНО С СЕРДЕЧНИКОМ. ФОРМУЛИРОВКА ОБЩЕЙ ЗАДАЧИ И АСИМПТОТИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
3.1. Разновидности и особенности конструкций арматуры спирального

3.2. Задача о включении спирального зажима
3.3. Оценка распределения силовых факторов вдоль продольной оси
3.4. Формулировка краевой задачи. Асимптотические решения........... 76 '

ГЛАВА 4. МОДЕЛЬ ДЕФОРМИРОВАНИЯ
СОЕДИНИТЕЛЬНОГО ЗАЖИМА
4.1. Конструктивная схема
4.2. Случай 1: внешний и токопроводящий повивы деформируются как единое целое
4.3. Случай 2: Внешний повив скользит по токопроводящему повиву
4.4. Пример расчёта шлейфового зажима
ГЛАВА 5. МОДЕЛЬ ДЕФОРМИРОВАНИЯ НАТЯЖНОГО ЗАЖИМА
5.1. Конструктивная схема
5.2. Модель деформирования с учётом взаимодействия с повивами провода ВЛ
5.3. Пример расчёта натяжного зажима
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время задачи о деформировании гибких проволочных конструкций с учетом их внутреннего строения привлекают большое внимание разработчиков нового оборудования в области энергоснабжения объектов военного и гражданского назначения, космической техники, энергетики, подводного оборудования, строительства. Являются актуальными задачи, связанные с надёжностью функционирования и защитой от механических повреждений воздушных линий информационнотелекоммуникационного обеспечения авиационных и ракетных систем, быстровозводимых ракетных площадок и специальных платформ и др.
Анализ работоспособности воздушных линий электропередачи (ВЛ) заключается в решении целого ряда проблем, связанных с расчётами статических состояний и колебаний проводов, тросов и кабелей связи совместно с арматурой, гасителями колебаний и другими закрепленными на них устройствами. Решение многих из этих проблем возможно только при корректном учёте изгибно-крутильных жесткостей. В ряде задач эти параметры являются определяющими. Однако из-за сложной многопроволочной структуры провода или троса возникают известные проблемы в оценках их жесткостей, а также внутреннего трения, отраженные в нижеследующем обзоре научно-технических публикаций. Например, изгибная жесткость может меняться по мере деформации провода, поскольку повивы провода могут проскальзывать относительно друг друга, а отдельные проволоки перемещаются внутри повивов. Следовательно, величина изгибной жесткости провода изменяется как вдоль провода, так и во времени.
Применение спиральной арматуры является одним из наиболее эффективных и дешёвых способов технического решения многих проблем, связанных с энергообеспечением и связью при помощи проводов, тросов и кабелей В Л. Применение спиральной арматуры обширно. Она используется в виде спиральных зажимов для натяжения, крепления проводов, тросов и кабелей, а также оперативного и надёжного ремонта проводов и тросов

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРОВОЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СЛОИСТОЙ СТРУКТУРЫ, ПОДОБНЫХ ПРОВОДУ вл
Предложена математическая модель статического деформирования проволочной конструкции, состоящей из нескольких повивов (проволочных слоев). Каждый проволочный повив, образованный системой одинаковых спиральных проволок, представляется с позиции энергетического подхода как эквивалентная по упругим свойствам анизотропная цилиндрическая оболочка, а сама проволочная конструкция рассматривается как система вложенных друг в друга цилиндрических оболочек, которые взаимодействуют между собой силами давления и трения по модели Кулона. На основе этого подхода получены явные формулы для определения матриц податливости и жесткости проволочных конструкций.
Даны оценки параметров межповивного взаимодействия. Предложены способы экспресс-оценок распределения силовых факторов вдоль оси проволочных спиральных конструкций и их несущей способности.
2.1. Параметры, определяющие геометрию винтовой линии
Пусть 5 - параметр длины, отсчитываемый вдоль винтовой линии, принадлежащей круговому цилиндру радиуса г. Введем ортогональную систему координат Охуг, направив Ох вдоль оси цилиндра (см. рис. 2.1).
Произвольное поперечное сечение цилиндра образует окружность, которое пересекается с винтовой линией в некоторой точке А. Образующая цилиндра, проведенная через точку В, лежащую на винтовой линии на расстоянии (1х от точки А, пересекается с окружностью в точке С. Гипотенузой полученного прямоугольного треугольника АВС является АВ = с1х, катетами - Вх \ сН = гс1<р, где А(р - угол между радиусами ОА и ОС.