[发明专利]一种基于载荷等效的相间间隔棒舞动承载模拟试验方法

权利要求书

1.一种基于载荷等效的相间间隔棒舞动承载模拟试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A，按照待测试相间间隔棒在实际线路中的结构参数进行测试系统的基本工况设定；测试系统包括两个用于模拟实际线路舞动工况的作动臂以及分别用于驱动两个作动臂的驱动系统，两个作动臂分别通过连接金具与待测相间间隔棒一端相连接，两个作动臂与连接金具之间均设置有张拉力传感器，测试系统能够测试待测相间间隔棒所受到的轴向扭转力、轴向错折力和弯折力；相间间隔棒的结构参数包括结构形式、结构高度、芯棒直径以及连接金具的连接形式，同时需要明确安装待测相间间隔棒的线路导线排列方式；调整测试系统的两个作动臂的水平和竖直距离，根据芯棒直径及端部金具的连接形式选择合适的连接金具以安装张拉力传感器和待测相间间隔棒；

步骤B，基于载荷等效的原则进行测试系统的加载计算与设置；载荷等效即测试系统测试过程中作用在待测相间间隔棒端部的载荷与实际线路舞动工况下作用在相间间隔棒端部的载荷等效；实际测试时，根据载荷等效的原则进行测试系统的系统参数设定，然后启动测试系统进行空载状态下的作动测试，确定测试系统作动状态正常及各参数输出无误；

步骤C，待测相间间隔棒试样的安装；根据相间间隔棒实际使用或者设计中确定的连接金具形式进行安装，连接完成后，进行相间间隔棒安装后的初始状态检查，确保其初始状态与线路未舞动时的静止状态一致；

步骤D，对测试系统进行测试前的初始状态设定并利用测试系统综合测试待测相间间隔棒的舞动承载特性，利用测试系统综合测试待测相间间隔棒的舞动承载特性主要包括如下步骤：

步骤D1，待测相间间隔棒舞动作用下的弯折特性测试：对应实际线路舞动条件下导线间最小相间距离，设定两端作动臂的初始相角为0，相角差为180°，在测试过程中对待测相间间隔棒两端的张拉力进行实时监测，并反馈至两端作动臂的驱动装置的控制器，与作动臂的输出载荷进行实时对比，当二者作用力大小相等、方向相反时，待测相间间隔棒受力达到平衡；同时在测试过程中利用数字分析的方式实时记录待测相间间隔棒的作动形态，并利用单目视觉分析法对其进行量化分析，得到两端最小距离以及间隔棒的扭转形态；

步骤D2，待测相间间隔棒长期舞动作用下的疲劳损伤特性测试：由于该项测试时间过程较长，考虑到测试品连接方式和装置作动特点对受损部位可能产生的影响，因此在正式测试开始前，首先进行工况调整测试，即根据测试装置参数的设定特征，寻找最严苛测试条件；工况调整测试具体为：两端作动臂的初始相角分别为0°、90°和180°进行调整测试，设定一端为主作动端、另外一端为从动端，两端相角差分别按照0°和180°进行测试，在测试过程中同时观察待测相间间隔棒两端的张拉力变化情况、扭转角度以及作动形态这些特征参数；详细记录这些特征参数在不同工况下的变化特征，并综合分析确定测试品综合受力最大的情形即为最不利测试工况；

按照最不利测试工况进行测试系统的加载调整，对待测相间间隔棒进行长期疲劳损伤测试，最终测试评定结果选择以下两种方式中之一或者综合二者作为测试结果：1、设定测试次数或测试时间后的待测装置磨损部位及其磨损特征检查；2、长期测试加载直至待测装置连接失效后的测试时间及其损伤特征记录；

步骤E，基于测试数据的性能评估；在综合测试过程结束后，对综合测试过程中的数据记录进行待测相间间隔棒舞动承载特性的综合性能评估，在综合性能评估中主要的评估指标包括待测相间间隔棒两端张拉力变化情况、测试过程中待测相间间隔棒的弯折形态及其弯折最大对应的位置和待测相间间隔棒受损特征，通过对这些数据分析，得出待测相间间隔棒舞动承载特性、可能存在的受损风险点及其承载薄弱环节。

2.根据权利要求1所述的基于载荷等效的相间间隔棒舞动承载模拟试验方法，其特征在于：步骤B中，基于载荷等效的原则进行测试系统的系统参数设置的具体方式如下：

步骤B1，根据线路结构参数与相间间隔棒安装方案，对实际线路舞动工况下作用在相间间隔棒端部的作用力进行计算：

线路舞动为驻波形式，舞动轨迹为类椭圆形式，对整档线路舞动形态简化表述为：

竖向：V＝A×sin(s×N×π/L)

横向：H＝B×sin(s×N×π/L)

任意时刻t，线路上某点的运动方程表述为：

竖向：V＝A×sin(s×N×π/L)×sin(2×π×f×t)

横向：H＝B×sin(s×N×π/L)×sin(2×π×f×t)

扭转：

其中，A-竖向舞动最大幅值，单位：m；

B-横向舞动最大幅值，单位：m；

s-距离，单位：m，s取值0到L；

f-舞动频率，单位：Hz；

L-线路档距，单位：m；

θm-最大扭转角度；

N-舞动阶次；

实际线路中相间间隔棒的安装布置形式根据线路可能出现的舞动形态，将相间间隔棒安装在线路舞动的波峰或波谷状态处，以实现最大程度地抑制舞动，即一支相间间隔棒对应半波的舞动形态；假定导线单位长度的质量为m1，那么一个舞动半波对应的线路质量为：

M＝m1×L/N

舞动过程中，竖直方向上对应最大作用力：

F1＝∫m1×gds＝M×A×(2×π×f)²

水平方向上对应最大作用力：

F2＝∫m1×gds＝M×B×(2×π×f)²

步骤B2，根据步骤B1计算出的实际线路舞动工况下作用在相间间隔棒端部的作用力，进行测试系统的系统参数设置；

测试系统作动臂的质量M′是已知的，当作动臂向任意x向位移S_x、作动频率为f₀时，对应的最大作用力为：

F′＝M′×S_X×(2×π×f₀)²

当F1＝F′时，即：M×A×(2×π×f)²＝M′×S_X×(2×π×f₀)²

M×A×f²＝M′×S_X×f₀²

由于作动臂的质量固定，考虑到任意两个方向x、y可以作动的位移长度比值需要和A/B保持一致，因此在测试系统的参数设定时，只有频率f₀可以在较大范围内调整；

f₀＝√(M×A/M′×S_X)×f

在测试频率确定以后，根据实际线路舞动时的最大扭力，对测试系统中作动臂最大扭转角进行设置。