[发明专利]一种工字型截面柱式复合绝缘子装置及其最优截面尺寸计算方法

权利要求书

1.一种工字型截面柱式复合绝缘子最优截面尺寸计算方法，所述方法包括：

根据工字型绝缘子待使用环境的外界负荷以及工字型截面中心对称特性预设材料强度设计要求；所述材料强度包括弯曲强度、抗压强度以及抗拉强度；所述工字型截面中心对称特征包括以绝缘子中心位置和对称轴确定的工字型截面各个区域的设计要求；

根据预设的工字型绝缘子截面初始尺寸以及绝缘子试验参数计算所述工字型绝缘子的材料强度；

判断计算获得的材料强度是否均满足所述材料强度设计要求；

若满足，则按预设规则调整工字型绝缘子截面尺寸使工字型绝缘子截面面积减小，计算该截面面积下的材料强度，并与所述材料强度设计要求进行比较；若依旧满足，则继续调整截面尺寸、再次判断是否满足材料强度设计要求，直至不满足所述材料强度设计要求；

当不满足时，取最后一次满足材料强度设计要求的截面尺寸作为所述工字型截面柱式复合绝缘子最优截面尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断计算获得的材料强度是否满足所述材料强度设计要求，包括：

若根据截面初始尺寸计算的所述材料强度不满足所述材料强度设计要求；，则按预设规则调整工字型绝缘子截面尺寸使工字型绝缘子截面面积增大，计算该截面面积下的材料强度，并与所述材料强度设计要求进行比较；若依旧不满足，则继续调整截面尺寸、再次判断是否满足材料强度设计要求，直至满足所述材料强度设计要求；

取满足材料强度设计要求的截面尺寸作为所述工字型截面柱式复合绝缘子最优截面尺寸。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述按预设规则调整工字型绝缘子截面尺寸，包括：

在保证所述工字型绝缘子截面最大水平长度以及最大竖直长度不变的情况下，将所述截面按预设的调整系数放大或缩小所述截面的面积；

所述工字型截面的形状包括标准工字型截面以及外轮廓的一条或多条直线设置为预设曲率的圆弧的工字型截面。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述判断计算获得的材料强度是否均满足所述材料强度设计要求，包括判断所述弯曲强度是否满足所述弯曲强度设计要求：

所述弯曲强度判断公式为：

其中，M_x以及M_y分别为预设的绕X轴和绕Y轴的弯矩设计值、f_c为所述绝缘子弯曲强度设计要求；所述W_x以及W_y分别为对X轴和对Y轴的截面抗弯模量，所述截面抗弯模量根据所述截面尺寸计算获得。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述判断计算获得的材料强度是否均满足所述材料强度设计要求，包括判断所述抗压强度是否满足所述抗压强度设计要求：

所述抗压强度判断公式为：

其中，N为绝缘子轴心拉力或压力的设计值，A为所述绝缘子毛截面的面积，φ为绝缘子轴心受压的稳定系数，M为预设的弯矩设计值，W为截面抗弯模量，f_p为所述绝缘子抗压强度设计要求；

所述稳定系数通过所述绝缘子的长细比、抗压强度以及抗压弹性模量计算获得；所述截面抗弯模量根据所述截面尺寸计算获得。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述判断计算获得的材料强度是否均满足所述材料强度设计要求，包括判断所述抗拉强度是否满足所述抗拉强度设计要求：

所述抗拉强度判断需同时满足下述公式：

以及

其中，N为绝缘子轴心拉力或压力的设计值；A_n为所述绝缘子净截面的面积；m为工字型截面绝缘子偏心折减系数；M为预设的弯矩设计值；W为截面抗弯模量，所述截面抗弯模量根据所述截面尺寸计算获得；f_c为所述绝缘子弯曲强度设计要求；f_t为所述绝缘子抗拉强度设计要求。