本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法。

背景技術(shù)：

目前，特高壓交直流工程大量采用支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，因此，支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的穩(wěn)定性顯得尤為重要。其中，地震作用是影響支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備穩(wěn)定性的重要因素，為了減少地震作用對支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的影響，通常在支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備安裝于輸電工程前，會(huì)對支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備進(jìn)行抗震評估，只有支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備滿足抗震要求，才可以應(yīng)用于輸電工程。

支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的抗震性能通常是參照普通瓷質(zhì)電氣設(shè)備的抗震試驗(yàn)及評估方法進(jìn)行評估的，然而，普通瓷質(zhì)材料的脆性較為明顯，而復(fù)合材料卻具有延性破壞的特點(diǎn)，這樣，支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備與普通瓷質(zhì)電氣設(shè)備的材料和結(jié)構(gòu)均具有很大的區(qū)別，若參照普通瓷質(zhì)電氣設(shè)備的抗震評估方法對支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的抗震性能進(jìn)行抗震評估，容易導(dǎo)致支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的抗震評估結(jié)果不準(zhǔn)確，進(jìn)而給輸電工程帶來重大安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的抗震性能是參照普通瓷質(zhì)電氣設(shè)備的抗震評估方法進(jìn)行評估的易導(dǎo)致抗震評估結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。

本發(fā)明提出了一種支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法，該方法包括如下步驟：抗彎試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟，對與支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的承載部件相同的第一試件進(jìn)行整柱抗彎破壞試驗(yàn)，計(jì)算第一試件破壞部位的應(yīng)力σu；振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟，對與支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備相同的第二試件進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，計(jì)算第二試件破壞部位的應(yīng)力σe和第二試件的頂部位移；評估步驟，若σe≤σu/1.67，并且，第二試件的頂部位移小于等于預(yù)設(shè)位移時(shí)，確定支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備滿足抗震要求。

進(jìn)一步地，上述支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，抗彎試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟進(jìn)一步包括：第一安裝子步驟，將應(yīng)變片安裝于第一試件的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置，并將第一位移計(jì)安裝于第一試件的預(yù)設(shè)位置；第一荷載施加子步驟，對第一試件的預(yù)設(shè)位置逐級施加與第一試件相垂直的加載力，當(dāng)?shù)谝辉嚰霈F(xiàn)可見破壞或者出現(xiàn)內(nèi)部破壞時(shí)，停止施加加載力；第一確定子步驟，確定第一試件的破壞部位；第一應(yīng)力計(jì)算子步驟，根據(jù)第一試件的彈性模量、第一試件破壞部位的應(yīng)變和對第一試件施加的加載力，計(jì)算第一試件破壞部位的應(yīng)力σu。

進(jìn)一步地，上述支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第一荷載施加子步驟進(jìn)一步包括：對第一試件的預(yù)設(shè)位置逐級施加與第一試件相垂直的加載力；獲取加載力-位移曲線；當(dāng)?shù)谝辉嚰霈F(xiàn)可見破壞或者第一試件出現(xiàn)內(nèi)部破壞時(shí)，停止對第一試件施加加載力，其中，第一試件的內(nèi)部破壞為加載力-位移曲線中的加載力突降20％以上或者加載力-位移曲線的斜率小于初始斜率的50％。

進(jìn)一步地，上述支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第一確定子步驟中，若第一試件出現(xiàn)可見破壞，將距離破壞部位最近的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置所在的部位確定為第一試件的破壞部位；若第一試件出現(xiàn)內(nèi)部破壞，將距離第一試件的根部最近的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置所在的部位確定為第一試件的破壞部位。

進(jìn)一步地，上述支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第一應(yīng)力計(jì)算子步驟進(jìn)一步包括：根據(jù)公式σu1＝eεu計(jì)算第一試件破壞部位的第一應(yīng)力σu1，上式中，e為第一試件的彈性模量，εu為第一試件破壞部位的應(yīng)變；根據(jù)公式lu＝0.5×(|lu拉|+|lu壓|)計(jì)算第一試件破壞部位至第一試件頂端的距離lu，上式中，lu拉為第一試件破壞部位的受拉側(cè)至第一試件頂端的距離，lu壓為第一試件破壞部位的受壓側(cè)至第一試件頂端的距離；根據(jù)公式計(jì)算第一試件破壞部位的抗彎慣性矩w，上式中，d為第一試件破壞部位處的直徑；根據(jù)公式計(jì)算第一試件破壞部位的第二應(yīng)力σu2，上式中，f為加載力-位移曲線中加載力的最大值；若σu1與σu2的差值小于10％，將第一應(yīng)力σu1確定為第一試件破壞部位的應(yīng)力σu；若σu1與σu2的差值大于等于10％，將第二應(yīng)力σu2確定為第一試件破壞部位的應(yīng)力σu。

進(jìn)一步地，上述支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第一荷載施加子步驟與第一確定子步驟之間還包括：彈性模量計(jì)算子步驟，根據(jù)對第一試件施加的各級加載力和各級加載力下各第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置的應(yīng)變，計(jì)算第一試件的彈性模量。

進(jìn)一步地，上述支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，彈性模量計(jì)算子步驟進(jìn)一步包括：根據(jù)公式計(jì)算每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置處的抗彎慣性矩wi，上式中，di為第一試件在每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置處的直徑；根據(jù)公式計(jì)算第一試件在每級加載力下每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置處的彈性模量ei，上式中，fj為對第一試件施加的每級加載力，li為每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置至第一試件頂端的距離，εi為在每級加載力下每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置處的應(yīng)變；根據(jù)公式計(jì)算在每級加載力下第一試件的平均彈性模量ej，上式中，n為第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置的數(shù)量；將各級加載力下第一試件的平均彈性模量ej的平均值確定為第一試件的彈性模量e。

進(jìn)一步地，上述支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟進(jìn)一步包括：第二安裝子步驟，將應(yīng)變片安裝于第二試件的第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置，并將第二位移計(jì)安裝于第二試件的頂端；第二荷載施加子步驟，對第二試件施加預(yù)設(shè)地震荷載；第二確定子步驟，確定第二試件的破壞部位；第二應(yīng)力計(jì)算子步驟，根據(jù)第二試件的彈性模量和第二試件破壞部位的應(yīng)變，計(jì)算第二試件破壞部位的應(yīng)力σe；位移確定子步驟，根據(jù)第二位移計(jì)確定第二試件的頂部位移。

進(jìn)一步地，上述支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第二確定子步驟中，若第二試件損傷，將距離破壞部位最近的第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置所在的部位確定為第二試件破壞部位；若第二試件未損傷，將整柱抗彎破壞試驗(yàn)中第一試件的破壞部位確定為第二試件的破壞部位。

進(jìn)一步地，上述支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第二應(yīng)力計(jì)算子步驟中，根據(jù)公式σe＝eεe計(jì)算第二試件破壞部位的應(yīng)力σe，上式中，e為第二試件的彈性模量，εe為第二試件破壞部位的應(yīng)變。

本發(fā)明中，根據(jù)整柱抗彎破壞試驗(yàn)計(jì)算出第一試件的應(yīng)力與地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)計(jì)算出第二試件的應(yīng)力之比以及地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中第二試件的頂部位移來對支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的抗震性能進(jìn)行評估，該評估方法能夠?qū)⒅е悘?fù)合材料電氣設(shè)備的材料特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)均考慮在內(nèi)，大大提高了抗震評估結(jié)果的準(zhǔn)確度，進(jìn)而確保了輸電工程的安全運(yùn)行，解決了現(xiàn)有技術(shù)中支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的抗震性能是參照普通瓷質(zhì)電氣設(shè)備的抗震評估方法進(jìn)行評估的易導(dǎo)致抗震評估結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，抗彎試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟的流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第一試件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第一荷載施加子步驟的流程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第一應(yīng)力計(jì)算子步驟的流程圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法的又一流程圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，彈性模量計(jì)算子步驟的流程圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟的流程圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第二試件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，每個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置的布置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法的流程圖。如圖所示，支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法可以包括如下步驟：

抗彎試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟s1，對與支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的承載部件相同的第一試件進(jìn)行整柱抗彎破壞試驗(yàn)，計(jì)算第一試件破壞部位的應(yīng)力σu。

具體地，將待測試的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備作為第一試件，在進(jìn)行整柱抗彎破壞試驗(yàn)時(shí)，第一試件應(yīng)包含所有承載部件，該承載部件可以包括：電氣設(shè)備及各部分的連接，并且，第一試件應(yīng)不包含非承載部件，例如護(hù)套、均壓環(huán)等非受力部件，因此，第一試件僅僅包含了待測試的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的承載部件。對第一試件進(jìn)行整柱抗彎破壞試驗(yàn)，整柱抗彎破壞試驗(yàn)完成后，確定第一試件的破壞部位，并計(jì)算第一試件破壞部位的應(yīng)力σu。

振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟s2，對與支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備相同的第二試件進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，計(jì)算第二試件破壞部位的應(yīng)力σe和第二試件的頂部位移。

具體地，再取完整的且未破壞的待測試的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，將其作為第二試件。在進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，第二試件應(yīng)為包含所有附件的完整的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，即包括：所有的承載部件和非承載部件，其中，承載部件包括：電氣設(shè)備及各部分的連接，非承載部件包括：護(hù)套、均壓環(huán)等非受力部件。第一試件和第二試件均為待測試的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，只是，第一試件僅僅包括待測試的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的承載部件，而第二試件包括了支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的承載部件和非承載部件。對第二試件進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)完成后，確定第二試件的破壞部位，并計(jì)算第二試件破壞部位的應(yīng)力σe和第二試件的頂部位移。

評估步驟s3，若σe≤σu/1.67，并且，第二試件的頂部位移小于等于預(yù)設(shè)位移時(shí)，確定支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備滿足抗震要求。

具體地，只有同時(shí)滿足σe≤σu/1.67和第二試件的頂部位移小于等于預(yù)設(shè)位移時(shí)，才能確定待測試的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備滿足抗震要求。其中，220kv電壓等級以下的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備在地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中的預(yù)設(shè)位移為210mm，則第二試件的頂部位移應(yīng)控制在210mm以內(nèi)。220kv-330kv等級的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備在地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中的預(yù)設(shè)位移為260mm，則第二試件的頂部位移應(yīng)控制在260mm以內(nèi)。330kv-500kv等級的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備在地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中的預(yù)設(shè)位移為310mm，則第二試件的頂部位移應(yīng)控制在310mm以內(nèi)。500kv-800kv等級的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備在地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中的預(yù)設(shè)位移為460mm，則第二試件的頂部位移應(yīng)控制在460mm以內(nèi)。交流1000kv或直流±800kv的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備在地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中的預(yù)設(shè)位移為600mm，則第二試件的頂部位移應(yīng)控制在600mm以內(nèi)?；蛘撸诙嚰捻敳课灰婆c第二試件的高度比小于1/18。

可以看出，本實(shí)施例中，根據(jù)整柱抗彎破壞試驗(yàn)計(jì)算出第一試件的應(yīng)力與地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)計(jì)算出第二試件的應(yīng)力之比以及地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中第二試件的頂部位移來對支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的抗震性能進(jìn)行評估，該評估方法能夠?qū)⒅е悘?fù)合材料電氣設(shè)備的材料特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)均考慮在內(nèi)，大大提高了抗震評估結(jié)果的準(zhǔn)確度，進(jìn)而確保了輸電工程的安全運(yùn)行，解決了現(xiàn)有技術(shù)中支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的抗震性能是參照普通瓷質(zhì)電氣設(shè)備的抗震評估方法進(jìn)行評估的易導(dǎo)致抗震評估結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。

參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，抗彎試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟的流程圖。如圖所示，抗彎試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟s1可以進(jìn)一步包括如下步驟：

第一安裝子步驟s11，將應(yīng)變片安裝于第一試件的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置，并將第一位移計(jì)安裝于第一試件的預(yù)設(shè)位置。

具體地，參見圖3，第一試件1一般為柱狀體。第一試件1設(shè)置有多個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5，各第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5沿第一試件1的高度方向(圖3所示的由上至下的方向)布置。由于第一試件1為柱狀體，所以，為了更好測試第一試件1各部位的應(yīng)變，每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5均包括：兩個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)，兩個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)相對于第一試件的中心對稱，并且，兩個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)處于第一試件1的同一圓周且處于同一高度，以及兩個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)分別置于第一試件的左右兩側(cè)。應(yīng)變片2為多個(gè)，應(yīng)變片2的數(shù)量與第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)的數(shù)量相同，各應(yīng)變片2一一對應(yīng)地安裝于各第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)。第一試件1的預(yù)設(shè)位置可以為第一試件1的頂部(圖3所示的上部)，將第一位移計(jì)4安裝于第一試件1的頂部，當(dāng)然，預(yù)設(shè)位置也可以根據(jù)實(shí)際情況來確定，本實(shí)施例對此不做任何限制。

第一荷載施加子步驟s12，對第一試件的預(yù)設(shè)位置逐級施加與第一試件相垂直的加載力，當(dāng)?shù)谝辉嚰霈F(xiàn)可見破壞或者出現(xiàn)內(nèi)部破壞時(shí)，停止施加加載力。

具體地，參見圖4，該第一荷載施加子步驟s12可以進(jìn)一步包括如下步驟：

子步驟s121，對第一試件的預(yù)設(shè)位置逐級施加與第一試件相垂直的加載力。

具體地，作動(dòng)器3對第一試件1的預(yù)設(shè)位置施加加載力，其中，該預(yù)設(shè)位置應(yīng)與第一位移計(jì)4的安裝位置相對應(yīng)，也就是說，作動(dòng)器3對安裝有第一位移計(jì)4的位置施加加載力。在本實(shí)施例中，第一位移計(jì)4安裝于第一試件1的頂部，作動(dòng)器3對第一試件1的頂部施加加載力。該加載力是逐級施加的，并且，加載力的方向與第一試件的放置方向相垂直，若第一試件1水平放置，則加載力的方向?yàn)榇怪狈较颍蝗舻谝辉嚰?垂直放置，則加載力的方向?yàn)樗椒较颉?/p>

子步驟s122，獲取加載力-位移曲線。

具體地，在整柱抗彎試驗(yàn)中，根據(jù)對第一試件1的預(yù)設(shè)位置逐級施加的加載力和第一位移計(jì)5測試出的位移，獲取到第一試件1的預(yù)設(shè)位置處的加載力-位移曲線。在本實(shí)施例中，根據(jù)對第一試件1的頂部逐級施加的加載力和第一位移計(jì)5在各級加載力下測試出的第一試件1頂部的位移，獲取到第一試件頂部的加載力-位移曲線。其中，加載力-位移曲線中的橫坐標(biāo)為位移，縱坐標(biāo)為加載力。

第三子步驟s123，當(dāng)?shù)谝辉嚰霈F(xiàn)可見破壞或者第一試件出現(xiàn)內(nèi)部破壞時(shí)，停止對第一試件施加加載力，其中，第一試件的內(nèi)部破壞為加載力-位移曲線中的加載力突降20％以上或者加載力-位移曲線的斜率小于初始斜率的50％。

具體地，第一試件1的可見破壞為人的肉眼可見的破壞。對于第一試件的可見破壞、加載力-位移曲線中加載力突降20％以上和加載力-位移曲線的斜率小于初始斜率的50％這三種情況，只要出現(xiàn)任一種情況，則停止對第一試件1施加加載力，即整柱抗彎試驗(yàn)停止。

第一確定子步驟s13，確定第一試件的破壞部位。

具體地，若第一試件1出現(xiàn)可見破壞，將距離破壞部位最近的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置所在的部位確定為第一試件1的破壞部位。具體實(shí)施時(shí)，第一試件的破壞部位即為發(fā)生破壞的部位，為了便于后續(xù)應(yīng)力計(jì)算，所以將距離破壞部位最近的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置所在的部位作為第一試件1的計(jì)算的破壞部位。當(dāng)距離破壞部位最近的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5有兩個(gè)時(shí)，任選其中一個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5所在的部位確定為第一試件1的計(jì)算的破壞部位。

若第一試件1出現(xiàn)內(nèi)部破壞，將距離第一試件1的根部最近的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置所在的部位確定為第一試件的破壞部位，其中，第一試件的根部即為第一試件的底部(圖3所示的下部)。

第一應(yīng)力計(jì)算子步驟s14，根據(jù)第一試件的彈性模量、第一試件破壞部位的應(yīng)變和對第一試件施加的加載力，計(jì)算第一試件破壞部位的應(yīng)力σu。

具體地，第一試件1的彈性模量可以為廠家規(guī)定的值，也可以根據(jù)整柱抗彎試驗(yàn)計(jì)算得出的。由于第一試件1破壞部位所對應(yīng)的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5有兩個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)，將兩個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)處的應(yīng)變片2測試出的應(yīng)變的絕對值的平均值作為第一試件破壞部位的應(yīng)變。

可以看出，本實(shí)施例中，通過設(shè)定整柱抗彎試驗(yàn)中的各步驟，能夠確保第一試件應(yīng)力計(jì)算的準(zhǔn)確，進(jìn)而提高了支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的抗震性能評估的準(zhǔn)確度，并且，簡單方便。

參見圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，第一應(yīng)力計(jì)算子步驟的流程圖。如圖所示，第一應(yīng)力計(jì)算子步驟s14可以進(jìn)一步包括如下步驟：

子步驟s141，根據(jù)公式σu1＝eεu計(jì)算第一試件破壞部位的第一應(yīng)力σu1，上式中，e為第一試件的彈性模量，εu為第一試件破壞部位的應(yīng)變。

具體地，在上述第一確定子步驟s13確定第一試件1的破壞部位之后，可以根據(jù)第一試件1破壞部位處的應(yīng)變來計(jì)算第一試件1破壞部位的第一應(yīng)力σu1。其中，第一試件1的彈性模量e可以為廠家規(guī)定的值，也可以根據(jù)整柱抗彎試驗(yàn)計(jì)算得出。根據(jù)公式εu＝0.5×(|εu拉|+|εu壓|)計(jì)算第一試件1破壞部位的應(yīng)變?chǔ)舥，其中，第一試件1破壞部位所對應(yīng)的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置中將受拉側(cè)的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)處應(yīng)變片2測試出的應(yīng)變記為εu拉，在圖3中，εu拉為左側(cè)的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)處的應(yīng)變。第一試件1破壞部位所對應(yīng)的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置中將受壓側(cè)的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)處應(yīng)變片2測試出的應(yīng)變記為εu壓，在圖3中，εu壓為右側(cè)的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)處的應(yīng)變。

子步驟s142，根據(jù)公式lu＝0.5×(|lu拉|+|lu壓|)計(jì)算第一試件破壞部位至第一試件頂端的距離lu，上式中，lu拉為第一試件破壞部位的受拉側(cè)至第一試件頂端的距離，lu壓為第一試件破壞部位的受壓側(cè)至第一試件頂端的距離。

具體地，第一試件1進(jìn)行整柱抗彎試驗(yàn)后，第一試件1的破壞部位可能會(huì)發(fā)生變形，則應(yīng)計(jì)算第一試件1處于受拉側(cè)至第一試件1頂端的距離lu拉，即圖3中第一試件1破壞部位的左側(cè)至第一試件頂端的距離；還應(yīng)計(jì)算第一試件2處于受壓側(cè)至第一試件2頂端的距離lu壓，即圖3中第一試件1破壞部位的右側(cè)至第一試件頂端的距離。

子步驟s143，根據(jù)公式計(jì)算第一試件破壞部位的抗彎慣性矩w，上式中，d為第一試件破壞部位處的直徑。

具體地，由于第一試件1的破壞部位可能會(huì)發(fā)生變形，所以需要確定第一試件1破壞部位處的直徑d。

子步驟s144，根據(jù)公式計(jì)算第一試件破壞部位的第二應(yīng)力σu2，上式中，f為加載力-位移曲線中加載力的最大值。

具體地，在上述第一確定子步驟s13確定第一試件1的破壞部位之后，也可以根據(jù)第一試件1的破壞部位處的加載力來計(jì)算第一試件1破壞部位的第二應(yīng)力σu2。其中，加載力f為第一試件1的極限加載力，該極限加載力可以根據(jù)加載力-位移曲線來確定，該極限加載力為加載力-位移曲線中加載力的最大值。若第一試件1為單柱式支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，則將加載力-位移曲線中彈性段的終點(diǎn)或者加載力-位移曲線的第一拐點(diǎn)對應(yīng)的加載力作為第一試件的極限加載力f；若第一試件1為多柱式支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，則將加載力-位移曲線中彈性段的終點(diǎn)或者膠裝發(fā)生破壞后的最大加載力作為第一試件的極限加載力f。公式中的lu可由上述子步驟s142中計(jì)算得出，w可由子步驟s143中計(jì)算得出。

子步驟s145，若σu1與σu2的差值小于10％，將第一應(yīng)力σu1確定為第一試件破壞部位的應(yīng)力σu；若σu1與σu2的差值大于等于10％，將第二應(yīng)力σu2確定為第一試件破壞部位的應(yīng)力σu。

可以看出，本實(shí)施例中，按照第一試件1的破壞部位處的應(yīng)變和加載力兩種情況分別計(jì)算第一試件破壞部位的第一應(yīng)力和第二應(yīng)力，再根據(jù)第一應(yīng)力和第二應(yīng)力確定出第一試件破壞部位的應(yīng)力，能夠確保第一試件1破壞部位的應(yīng)力的計(jì)算準(zhǔn)確，進(jìn)而提高了支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估結(jié)果的準(zhǔn)確度。

參見圖6，圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法的又一流程圖。如圖所示，抗彎試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟s1可以進(jìn)一步包括如下步驟：

第一安裝子步驟s11，將應(yīng)變片安裝于第一試件的第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)，并將第一位移計(jì)安裝于第一試件的預(yù)設(shè)位置。

第一荷載施加子步驟s12，對第一試件的預(yù)設(shè)位置逐級施加與第一試件相垂直的加載力，當(dāng)?shù)谝辉嚰霈F(xiàn)可見破壞或者出現(xiàn)內(nèi)部破壞時(shí)，停止施加加載力。

彈性模量計(jì)算子步驟s15，根據(jù)對第一試件施加的各級加載力和各級加載力下各第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置的應(yīng)變，計(jì)算第一試件的彈性模量。

第一確定子步驟s13，確定第一試件的破壞部位。

第一應(yīng)力計(jì)算子步驟s14，根據(jù)第一試件的彈性模量、第一試件破壞部位的應(yīng)變和對第一試件施加的加載力，計(jì)算第一試件破壞部位的應(yīng)力σu。

需要說明的是，本實(shí)施例中，第一安裝子步驟s11、第一荷載施加子步驟s12、第一確定子步驟s13和第一應(yīng)力計(jì)算子步驟s14的具體實(shí)施過程參見上述實(shí)施例即可，本實(shí)施例在此不再贅述。此外，彈性模量計(jì)算子步驟s15和第一確定子步驟s13沒有先后順序。

可以看出，本實(shí)施例中，第一試件的彈性模量在整柱抗彎試驗(yàn)中計(jì)算得出，能夠有效地確保第一試件的彈性模量的準(zhǔn)確，進(jìn)而提高了第一試件破壞部位應(yīng)力計(jì)算的準(zhǔn)確度，從而確保了支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估結(jié)果的準(zhǔn)確。

參見圖7，圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，彈性模量計(jì)算子步驟的流程圖。如圖所示，該彈性模量計(jì)算子步驟s15可以進(jìn)一步包括如下子步驟：

子步驟s151，根據(jù)公式計(jì)算每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置處的抗彎慣性矩wi，上式中，di為第一試件在每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置處的直徑。

具體地，第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5為多個(gè)，由于第一試件1各部分的直徑不一定相同，所以，先確定在每級加載力下第一試件1在每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5處的直徑di，再根據(jù)公式計(jì)算在每級加載力下每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5處的第一試件的抗彎慣性矩wi。其中，i＝1、2、3…n，n為第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5的數(shù)量，雖然每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5均包括處于同一圓周且處于同一高度的兩個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)，但是，兩個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)仍然看做一個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置。

子步驟s152，根據(jù)公式計(jì)算第一試件在每級加載力下每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置處的彈性模量ei，上式中，fj為對第一試件施加的每級加載力，li為每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置至第一試件頂端的距離，εi為在每級加載力下每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置處的應(yīng)變。

具體地，由于加載力是逐級施加的，所以，每施加一次加載力需要計(jì)算第一試件1在每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5處的彈性模量ei，直至第一試件1出現(xiàn)可見破壞或內(nèi)部破壞，這時(shí)即使作動(dòng)器3繼續(xù)施加加載力，也不再計(jì)算該加載力下第一試件1在每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5處的彈性模量。j＝1、2、3…j為在第一試件出現(xiàn)可見破壞或內(nèi)部破壞前施加各級加載力的次數(shù)。在每級加載力下每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置5處的應(yīng)變是根據(jù)公式εi＝0.5×(|εi拉|+|εi壓|)來計(jì)算的，該式中，εi拉為每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置中受拉側(cè)的應(yīng)變測試點(diǎn)處的應(yīng)變，εi壓為每個(gè)第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置中受壓側(cè)的應(yīng)變測試點(diǎn)處的應(yīng)變。公式中的wi可由上述子步驟s151中計(jì)算得出。

子步驟s153，根據(jù)公式計(jì)算在每級加載力下第一試件的平均彈性模量ej，上式中，n為第一預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置的數(shù)量。

子步驟s154，將各級加載力下第一試件的平均彈性模量ej的平均值確定為第一試件的彈性模量e。

具體地，將在每級加載力下計(jì)算出的第一試件1的平均彈性模量ej求和再除以施加的各級加載力的次數(shù)，從而計(jì)算出第一試件的彈性模量e。

可以看出，本實(shí)施例中，在整柱抗彎破壞試驗(yàn)中計(jì)算第一試件的彈性模量，能夠使得第一試件的彈性模量更準(zhǔn)確，進(jìn)而使得計(jì)算出的第一試件的應(yīng)力更準(zhǔn)確，從而確保了支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估結(jié)果的準(zhǔn)確。

參見圖8，圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估方法中，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟的流程圖。如圖所示，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算步驟s2可以進(jìn)一步包括：

第二安裝子步驟s21，將應(yīng)變片安裝于第二試件的第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置，并將第二位移計(jì)安裝于第二試件的頂端。

具體地，參見圖9和圖10，第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置7為多個(gè)，各第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置7沿第二試件6的高度方向(圖9所示的由上至下的方向)布置。每個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置7均可以包括：四個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)，其中，四個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)沿第二試件7的周向均勻分布，并且，四個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)處于第二試件7的同一圓周且同一高度，以及，其中兩個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)測試x方向的應(yīng)變，另兩個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)測試y方向的應(yīng)變。每個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)處均安裝一個(gè)應(yīng)變片2。具體地，應(yīng)變片2布置的位置可參照附圖10。

在進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)前，需要確定設(shè)防地震加速度、地震動(dòng)輸入?yún)?shù)、地震激勵(lì)方向和支架放大系數(shù)。其中，設(shè)防地震加速度即為以加速度峰值表示抗震設(shè)防的目標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備工程應(yīng)用的廠址地震區(qū)劃和電氣設(shè)施重要性水平確定設(shè)計(jì)基本地震加速度和設(shè)防地震加速度，具體地可參見表1。

表1為抗震設(shè)防烈度與設(shè)計(jì)基本地震加速度和設(shè)防地震加速度的對應(yīng)關(guān)系

地震動(dòng)輸入?yún)?shù)可根據(jù)特征周期0.9s的加速度反應(yīng)譜來確定，其中，特征周期0.9s的加速度反應(yīng)譜可以根據(jù)地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定來確定。

針對地震激勵(lì)方向，對于軸對稱結(jié)構(gòu)且豎直安裝的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，可只對一個(gè)水平方向輸入地震波進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。非豎直安裝的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，可對水平方向和豎直方向均輸入地震波進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，其中豎直向波形分量峰值為水平向波形分量的0.65倍。

支架放大系數(shù)是在支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備不帶支架時(shí)進(jìn)行考慮的參數(shù)，則當(dāng)不帶支架的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，以按比例增大輸入的方式考慮支架的影響。對于用于交流或直流220kv-750kv及以下的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，按1.2倍系數(shù)放大地震動(dòng)輸入。對于交流或直流750kv以上的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，按1.4倍系數(shù)放大地震動(dòng)輸入。

支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的頂部在實(shí)際輸電工程中均有金具和管母等之類的部件，因此，在進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，需在第二試件6的頂部施加配重10，以模擬支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備在實(shí)際輸電工程中的受力情況。配重10可以按照最大跨度管母和金具總質(zhì)量的一半來計(jì)算，當(dāng)缺少設(shè)計(jì)資料時(shí)，500kv及以下的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備按100kg采用，500kv以上的按150kg配重采用。

在進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，第二試件可通過螺栓固定于地震模擬振動(dòng)臺(tái)，螺栓的數(shù)量和規(guī)格可以與實(shí)際輸電工程中一致。第二試件6也可以通過過渡連接板與地震模擬振動(dòng)臺(tái)相連接，當(dāng)然，還可以采用其他的連接方式，本實(shí)施例對此不做任何限制。對于豎直安裝的支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，第二試件6的安裝可按照圖9來裝配。對于非豎直安裝的支柱電氣設(shè)備，第二試件6的安裝方向與實(shí)際輸電工程中的安裝方向相同。第二試件6的各單元間螺栓力矩按支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)要求施加。

在進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，第二位移計(jì)8安裝于第二試件6的頂部，第二位移計(jì)8用于測量第二試件6頂部的位移，還應(yīng)在地震模擬振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上安裝第三位移計(jì)9，第三位移計(jì)9用于測量臺(tái)面的位移。第二位移計(jì)8和第三位移9均可以采用拉線位移計(jì)或激光位移計(jì)，當(dāng)然，也可以采用其他的位移計(jì)，本實(shí)施例對此不作任何限制。在進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，還應(yīng)在第二試件6和地震模擬振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上安裝加速度傳感器11。

第二荷載施加子步驟s22，對第二試件施加預(yù)設(shè)地震荷載。

具體地，按如下工況進(jìn)行試驗(yàn)：

a)自由衰減測試，通過張拉釋放或沖擊后的自由衰減段測試阻尼比；

b)白噪聲動(dòng)力特性探查試驗(yàn)工況；

c)波形迭代試驗(yàn)工況，波形迭代再現(xiàn)低幅值(如0.1g)試驗(yàn)輸入波形；

d)地震波強(qiáng)震輸入試驗(yàn)工況；

e)白噪聲動(dòng)力特性探查試驗(yàn)工況。

第二確定子步驟s23，確定第二試件的破壞部位。

具體地，若第二試件6損傷，將距離破壞部位最近的第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置所在的部位確定為第二試件破壞部位。具體實(shí)施時(shí)，第二試件6的破壞部位即為發(fā)生破壞的部位，為了便于后續(xù)應(yīng)力計(jì)算，所以將距離破壞部位最近的第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置所在的部位作為第二試件6的計(jì)算的破壞部位。當(dāng)距離破壞部位最近的第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置7有兩個(gè)時(shí)，任選其中一個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置7所在的部位確定為第二試件的計(jì)算的破壞部位。

若第二試件6未損傷，將整柱抗彎破壞試驗(yàn)中第一試件1的破壞部位確定為第二試件6的破壞部位。由于第一試件1與第二試件6均為待測試支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，所以，第一試件1的各部位與第二試件6的各部位為一一對應(yīng)的，若第二試件6在地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中未損傷，則將整柱抗彎破壞試驗(yàn)中第一試件1的破壞部位對應(yīng)的部位確定第二試件6的破壞部位。

第二應(yīng)力計(jì)算子步驟s24，根據(jù)第二試件的彈性模量和第二試件破壞部位的應(yīng)變，計(jì)算第二試件破壞部位的應(yīng)力σe。

具體地，根據(jù)公式σe＝eεe計(jì)算第二試件破壞部位的應(yīng)力σe，上式中，e為第二試件的彈性模量，εe為第二試件破壞部位的應(yīng)變。

第二試件的彈性模量e可以為廠家規(guī)定的值，由于第一試件1與第二試件6均為待測試支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備，所以，第一試件1和第二試件6的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)均相同，則也可以將整柱抗彎試驗(yàn)中的彈性模量計(jì)算子步驟s15計(jì)算出第一試件1的彈性模量作為第二試件6的彈性模量e。由于每個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置7均包括兩個(gè)x方向的第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)和兩個(gè)y方向的第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)，所以，第二試件6破壞部位的應(yīng)變即為第二試件6破壞部位所對應(yīng)的第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試位置7的應(yīng)變，該應(yīng)變應(yīng)取x方向的應(yīng)變和y方向的應(yīng)變中的最大值。也就是說，將x方向的兩個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)處的應(yīng)變的絕對值的平均值確定為x方向的應(yīng)變?chǔ)舩，即εx＝0.5×(|εx1|+|εx2|)，再將y方向的兩個(gè)第二預(yù)設(shè)應(yīng)變測試點(diǎn)處的應(yīng)變的絕對值的平均值確定為y方向的應(yīng)變?chǔ)舮，即εy＝0.5×(|εy1|+|εy2|)，最后比較x方向的應(yīng)變?chǔ)舩和y方向的應(yīng)變?chǔ)舮，將最大值確定為第二試件破壞部位的應(yīng)變?chǔ)舉。

位移確定子步驟s25，根據(jù)第二位移計(jì)確定第二試件的頂部位移。

可以看出，本實(shí)施例中，地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中第二試件6的應(yīng)力計(jì)算準(zhǔn)確，從而能夠確保支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備抗震評估結(jié)果的準(zhǔn)確。

綜上，本實(shí)施例中，根據(jù)整柱抗彎破壞試驗(yàn)計(jì)算出第一試件的應(yīng)力與地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)計(jì)算出第二試件的應(yīng)力之比以及地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中第二試件的頂部位移來對支柱類復(fù)合材料電氣設(shè)備的抗震性能進(jìn)行評估，該評估方法能夠?qū)⒅е悘?fù)合材料電氣設(shè)備的材料特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)均考慮在內(nèi)，大大提高了抗震評估結(jié)果的準(zhǔn)確度，進(jìn)而確保了輸電工程的安全運(yùn)行。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。