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基于Johnson-Cook模型的盆式绝缘子环氧树脂材料裂纹缺陷扩展行为研究
1
作者
段忆盟
杨昊
+4 位作者
王鑫
黄骏
赵思瑞
周福升
高超
《材料导报》
北大核心
2025年第12期257-263,共7页
气体绝缘开关(GIS)盆式绝缘子环氧树脂材料在设计安装过程中表面可能产生微小裂纹,随着盆式绝缘子在各种极端工况运行中裂纹逐渐扩大,其长期安全稳定运行将面临极大的威胁。本工作基于弹塑性断裂力学Johnson-Cook理论,运用ABAQUS有限元...
气体绝缘开关(GIS)盆式绝缘子环氧树脂材料在设计安装过程中表面可能产生微小裂纹,随着盆式绝缘子在各种极端工况运行中裂纹逐渐扩大,其长期安全稳定运行将面临极大的威胁。本工作基于弹塑性断裂力学Johnson-Cook理论,运用ABAQUS有限元设置环氧树脂力学参数,并联合FRANC3D和ABAQUS进行仿真,对含裂纹的环氧树脂试样开展裂纹缺陷扩展分析,分别预测含不同方向边缘穿透裂纹平板在不同疲劳载荷、不同应力比、不同裂纹形状下的裂纹扩展路径和裂纹扩展寿命。结果表明,应力比0.1与应力比0.3相比裂纹扩展寿命减小不到1/2,应力比直接影响裂纹尖端处的应力强度因子。边缘初始裂纹角度并未改变裂纹扩展方向,当切应力同时作用时,裂纹扩展方向发生明显变化,疲劳寿命从3.31×10^(7)s降至1.72×10^(5)s,圆形裂纹扩展寿命是方形裂纹的10倍左右。由此得出结论:增加应力比和边缘裂纹角度能有效延长盆式绝缘子的使用寿命,含方形裂纹的环氧树脂相较含圆形裂纹的疲劳寿命更短,切应力较拉应力更具破坏性。本工作可为盆式绝缘子疲劳寿命研究提供数据支撑及理论依据。
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关键词
环氧树脂
三维裂纹
扩展寿命
应力强度因子
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职称材料
题名
基于Johnson-Cook模型的盆式绝缘子环氧树脂材料裂纹缺陷扩展行为研究
1
作者
段忆盟
杨昊
王鑫
黄骏
赵思瑞
周福升
高超
机构
西安工程大学电子信息学院
西安交通大学电气工程学院
特高压技术与新型电气设备基础工程技术研究中心
出处
《材料导报》
北大核心
2025年第12期257-263,共7页
基金
国家自然科学基金(52107028)
特高压电力技术与新型电工装备基础国家工程研究中心开放基金(NERCUTNEEB-2022-KF-07)。
文摘
气体绝缘开关(GIS)盆式绝缘子环氧树脂材料在设计安装过程中表面可能产生微小裂纹,随着盆式绝缘子在各种极端工况运行中裂纹逐渐扩大,其长期安全稳定运行将面临极大的威胁。本工作基于弹塑性断裂力学Johnson-Cook理论,运用ABAQUS有限元设置环氧树脂力学参数,并联合FRANC3D和ABAQUS进行仿真,对含裂纹的环氧树脂试样开展裂纹缺陷扩展分析,分别预测含不同方向边缘穿透裂纹平板在不同疲劳载荷、不同应力比、不同裂纹形状下的裂纹扩展路径和裂纹扩展寿命。结果表明,应力比0.1与应力比0.3相比裂纹扩展寿命减小不到1/2,应力比直接影响裂纹尖端处的应力强度因子。边缘初始裂纹角度并未改变裂纹扩展方向,当切应力同时作用时,裂纹扩展方向发生明显变化,疲劳寿命从3.31×10^(7)s降至1.72×10^(5)s,圆形裂纹扩展寿命是方形裂纹的10倍左右。由此得出结论:增加应力比和边缘裂纹角度能有效延长盆式绝缘子的使用寿命,含方形裂纹的环氧树脂相较含圆形裂纹的疲劳寿命更短,切应力较拉应力更具破坏性。本工作可为盆式绝缘子疲劳寿命研究提供数据支撑及理论依据。
关键词
环氧树脂
三维裂纹
扩展寿命
应力强度因子
Keywords
epoxy resin
three-dimensional crack
extended life
stress intensity factor
分类号
TE319 [石油与天然气工程—油气田开发工程]
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题名
作者
出处
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1
基于Johnson-Cook模型的盆式绝缘子环氧树脂材料裂纹缺陷扩展行为研究
段忆盟
杨昊
王鑫
黄骏
赵思瑞
周福升
高超
《材料导报》
北大核心
2025
0
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