瓷支柱绝缘子ANSYS仿真

项目总结

电气0912班卢晨

我主要负责仿真部分，故主要对仿真过程中遇到的困难及所得到的仿真结果进行总结，对于支柱绝缘子的性质及目前采用的探伤方法等省略不述。

一、建模

采用自底向上的建模方法，先定义关键点，然后由点到线、到面、再到体，完成支柱绝缘子的模型建立。数据采用华北电力大学硕士学位论文《瓷支柱绝缘子振动声波探伤的初步研究》中数据进行模拟。最后数据应采用所研究的支柱绝缘子所提供的数据经过计算得到。应计算的参数有伞数、总高、最大伞径、上下安装孔尺寸等。

对于支柱绝缘子所用的材料的物理性质也要有所了解，以配合仿真。例如陶瓷部分及铸铁部分的单元类型、弹性模量、泊松比、密度及波速等。在本次仿真中采用数据如下：

陶瓷：采用Solid65单元类型

杨氏模量7.3×1010N/m2

波松比为0.38

波速为3.1x103m/s

密度为7.6x103kg/m3

单元类型:Solid 65

三维钢筋混凝土实体单元，能够计算拉裂和压碎；在混凝土应用中，该单元的实体功能可以用于建立混凝土模型，同时，还可用加筋功能建立钢筋混凝土模型；该单元由八个节点定义，每个节点有三个自由度：节点坐标系的x、 y、z 方向的平动。本混凝土单元与SOLID45 (三维结构实体)单元类似，只是增加了特别的断裂和压碎功能；所建立的混凝土模型具有断裂（沿三个正交方向）、压碎、塑性变形和蠕变功能；钢筋模型具有拉伸和压缩功能，没有剪切功能。

铸铁部分：采用Solid186单元类型

杨氏模量1.05×1011N／m2

波松比为0.28

波速为3.7×103m／s

密度7.7x103kg／m3

设置方法为：选择主菜单中的Preprocessor／Material Props／Material Models命令，弹出Define Material Model Behavior对话框，依次双击右边的Material Models Available列表框中的Structural／Linear／Elastic Isotropie选项，在随之弹出的Linear Isotropic Properties for Material Number对话框中输入材料的弹性模量和泊松比。完成后，点击Fluids/Viscosity 选项，在对话框中输入波速。完成后点击Acoustics/Density选项，输入密度。因为在Ansys中对于各物理量的单位没有要求，因此只要符合一统一标准即可，但是需用e表示。

设置好属性后，在主菜单中选择Prepeocessor菜单，在展开的子菜单项中选择Element Type，展开下面的子菜单项，选择Add／Edit／Delete命令，弹出Element Type对话框，单击Add按钮，添加单元，弹出Library of Element Type 对话框，可以看到Library of Element Type列表框中所提供的单元类型。将材料与单元属性匹配即可。具体的匹配过程，在网格划分时通过人为选择完成。

通过支柱绝缘子的具体数据，通过画图完成建模。完成后的图形如下：

所用的支柱绝缘子尺寸为：

关键点的生成：

选择主菜单命令Preprocessor ／Modeling ／Create ／Keypoints ／In

Active CS 打开如图所示的Creat Keypoints in Active Coordinate System 对话框。以当前激活坐标系为参照输入关键点坐标，单击OK 按钮则该关键点被创建，如果要连续定义几个关键点，输入坐标后单击Apply 按钮，然后继续下一个关键点坐标的输入。

在此，需要创建关键点：K 1(0，0，O)，K 2(0,0．116，O)，K 3(0．03，0．116，

0)，k 4(0．03，0．06，O)，K 5(0．07875，0．06，0)，K 6(O ．07875，0．054，

0)，K 7(0．105，0．054，0)，K 8(0．1082，0．08645，0)，K 9(0．105，0．096，

O)，K 10(0．116，0．096，0)，K 11(0．135，0．054，0)，K 12(0．1575，0．054，

0)，K 13(0．3675，0．054，O)，K 14(O ．3675，0．06，O)，K 15(0．39，0．06，0)，

K 16(0．39，0．09，0)，K 17(0．42，0．09，0)，K 18(0．42，0，0)，K 19(0．06，0，

0)，K 20(0．06，0．054，0)，K 21(0．38，0．054，0)，K 22(0．38，0．O)

线的生成：

选择主菜单命令Preprocessor ／Modeling ／Create ／Lines ／Lines/In

Active Coord ，选择两个已有的关键点即可定义。先建立直线LSTRl-2，LSTR2-3，LSTR3-4，LSTR4-5，LSTR5-6，LSTR6-7，LSTRI 1-12，LSTRl3-14，LSTRl4-15，LSTRl5-16，LSTRl6-17，LSTRl7-18，LSTR20-6，LSTRl9-20，LSTRl3—2l ，LSTR21-22，LSTRl8-22，LSTR22-19，LSTRl9-1。

其次，生成曲线。选择主菜单Preprocessor ／Modeling ／Create ／

Lines/Splines ／Splines thru KPs ，依次选择处于样条曲线上的关键点，单击OK 按钮，即可生成曲线。

再次，建立与已知两线(曲线和直线)相切的曲线。选择主菜单Preprocessor ／Modeling ／Create ／Lines ／Lines ／Tan to 2 lines ，首先选中已知线，点击Apply ，然后点击要与该线相切的关键点，点击Apply ，再次，选中另一条已知线，点击要与该线相切的关键点，点击OK ，这样与两条已知线同时相切的线即会被建立起来。

最后，复制曲线．选择主菜单Preprocessor ／Modeling ／Copy ／Lines ，选中由关键点7、8、9、10、1 1、12组成的曲线，出现Copy Lines 图框