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架空输电导线主要在野外环境条件下工作,由于长期受到复杂自然因素的作用,如风、雨、冰雪等,使导线常常处于振动状态中。导线的振动易引起线股之间的接触区域产生微动滑移,从而导致线股的微动磨损和疲劳断裂,降低了导线的服役寿命。 LGJ-150/25型钢芯铝绞线为35KV输电线路中常用导线,本文以该导线中相邻层铝线股间的接触副为研究对象,结合理论分析、有限元计算和微动疲劳试验研究了铝线股的微动疲劳与断裂特性。(1)通过裂纹的闭合理论分析和对线股接触区域的有限元计算,分析了铝线股疲劳断裂的一般过程,获得预张力、线股夹角和振动幅度对铝线股疲劳裂纹扩展的影响特性。(2)通过正交试验和控制变量法试验研究了相关试验参数对铝线股微动疲劳断裂的影响,获取了腐蚀条件(运行环境)、预张力、线股夹角、振动频率与振幅对铝线股疲劳断裂影响的主次关系,以及不同试验条件下铝线股的微动疲劳断裂特性。(3)通过分步试验研究了相关试验参数对铝线股微动疲劳发展过程的影响,获得在本试验研究设定的参数范围内,随着振动时间、预张力和频率的变化,线股间磨损区域的磨痕面积、深度和磨痕区域的粗糙度以及铝线股的剩余抗拉强度的变化规律。(4)通过对试验数据进行数值拟合及插值,获得了在本试验参数范围内,铝线股的振动频率、预张力与断裂时间这三者之间关系的二维与三维预测模型。 本文的研究结果对于提高钢芯铝绞线在微风振动条件下发生微动疲劳断裂的时间,延长其使用寿命具有一定的指导意义。