一种基于有限元的表箱评价方法技术

本发明专利技术涉及一种基于有限元的表箱评价方法，该方法的步骤包括：⑴样品分类、⑵选取测试点位、⑶测试点位排序、⑷测试点位标注、⑸吸合落锤、⑹提升落锤、⑺放置表箱、⑻落锤冲击、⑼所有标注出的测试点位均实施落锤冲击、⑽裂纹处理、⑾裂纹测量记录、⑿所有样品处理及⒀测试结果计算，本发明专利技术通过有限元分分析方法，对表箱进行了落锤破坏分析，得到了表箱主要应力分布，为快速评价表箱抗冲击性能提供了保障，本发明专利技术方法填补了电力系统表箱抗冲击性能检测领域的空白，建立了对现有表箱抗冲击性能的定量化评价方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，该方法的步骤包括：⑴样品分类、⑵选取测试点位、⑶测试点位排序、⑷测试点位标注、⑸吸合落锤、⑹提升落锤、⑺放置表箱、⑻落锤冲击、⑼所有标注出的测试点位均实施落锤冲击、⑽裂纹处理、⑾裂纹测量记录、⑿所有样品处理及⒀测试结果计算，本专利技术通过有限元分分析方法，对表箱进行了落锤破坏分析，得到了表箱主要应力分布，为快速评价表箱抗冲击性能提供了保障，本专利技术方法填补了电力系统表箱抗冲击性能检测领域的空白，建立了对现有表箱抗冲击性能的定量化评价方法。【专利说明】
本专利技术属于材料抗冲击性能定量分析
，具体涉及。
技术介绍
复合材料的主要弱点是对冲击损伤的敏感，以及含冲击损伤结构压缩承载能力的急剧下降。研究表明，随冲击能量的增加，其压缩承载能力的变冲击能量化包括两个阶段，即在低冲击能量阶段，随冲击能量的增加，其压缩承载能力不断下降，当冲击能量超过某一数值后，其压缩承载能力基本上不再下降而保持不变。由于结构可能遭受的外来物冲击能量是随机变量，无法确定，因此对复合材料体系抗冲击损伤能力的评定应该包括所有这两个阶段。现阶段电力系统中，由于大量的表箱都是采用复合材料尤其是片状模塑料(SMC)材料制作，对于在运输、安装和使用过程中，对外力的抗冲击性一直没有一种快速、定量的手段进行测试，造成因受到外力冲击发生破坏，废品率、次品率增加，耽误施工进度的事故发生。目前，还没有较为科学的针对片状模塑料表箱质量的检测方法与手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:—种基于有限兀的表箱评价方法，实施该方法所使用的片状模塑料表箱落锤冲击检测系统包括机械结构系统与计算机控制系统，其中，机械结构系统包括机械钢架、地基、底板、落锤、落锤提升与释放结构，落锤提升与释放结构进一步包括落锤吸合电磁铁及落锤保护套管，计算机控制系统包括落锤机控制部分和有限元分析主机部分，本专利技术的创新点是:专利技术方法的具体工作步骤如下:⑴样品分类:将不同类别表箱分为样本，在同一样本中取测试样品；⑵选取测试点位:对测试样品利用有限元分析主机，通过模拟打击，找出表箱上最容易对受力区域造成最大冲击载荷的点位作为测试点；⑶测试点位排序:根据有限元分析的数据结果，将选取的测试点位按照打击破坏从易到难的顺序排序；⑷测试点位标注；(5)吸合落锤:由计算机控制系统控制落锤吸合电磁铁吸合落锤；(6)提升落锤:由计算机控制系统控制落锤提升与释放结构提升落锤；(7)放置表箱:将表箱放在机械结构系统底板上；(8)落锤冲击:由计算机控制系统控制落锤提升与释放结构释放落锤，打击被试样品测试点位；(9)所有标注出的测试点位均实施落锤冲击；(10)裂纹处理:找出表箱上所有被打击造成的裂纹；(11)裂纹测量记录:用直尺对所有裂纹长度进行测量并记录；(12)所有样品处理:换取其它样品，重复测试步骤⑷至(11)；(13)测试结果计算:对每一个样品的所有打击测试点位裂纹进行加和，再对所有样品的加和裂纹长度求平均值，确定样本的平均加和裂纹长度，通过样本间平均加和裂纹长度值的大小判断样本的质量。而且，所述步骤⑴中的样本数为2，样品数为10。而且，所述步骤⑵选取测试点位中的模拟打击的具体步骤是:①样本参数输入:向有限兀分析主机中分别输入不同类别表箱样本的密度、拉伸模量、速度、面积、载荷、材质、结构特征参数；②模拟出样本表箱的受力情况:利用有限元分析主机部分对样本表箱右上角进行受力点模拟打击，模拟出受力情况，根据模拟受力区域的载荷分布找出实验打击点；③找出整个样本表箱测试点位:循环步骤②对整个表箱面板不同区域的耐冲击程度进行区分，找出测试所需的全部测试点位。而且，所述步骤⑷测试点位标注为测试点位标记用数字排序，测试点位标记用“X”记号确定，交叉点即为测试点位。而且，所述步骤(5)吸合落锤中的落锤重量为3kg。而且，所述步骤(6)提升落锤中是将落锤提升到350mm高。而且，所述步骤(9)中所有标注出的测试点位共计为16个测试点位。本专利技术的优点和积极效果是:1、本专利技术方法填补了电力系统表箱抗冲击性能检测领域的空白，建立了对现有表箱抗冲击性能的定量化评价方法。2、本专利技术利用机械结构系统和控制与传感分析系统两大部分联动进行数据采集，通过有限元分分析方法，对表箱进行了落锤破坏分析，得到了表箱主要应力分布，为快速评价表箱抗冲击性能提供了保障。3、本专利技术利用常规的落锤实验结合有限元模拟分析方法对表箱的应力分布进行定量化测试，是首次将裂纹扩展有限元分析方法从理论上落实到实践上的一种新的方法，也是独立评价表箱质量的一种手段。4、本专利技术将复杂的数学公式进行了简化，实现了输入即输出的简易化的操作，提供了对话性强，上手简单的实际操作体验，大大提高了对表箱的筛选和评价效率，在实际的工程应用中有极为便捷的普及意义和效果。【专利附图】【附图说明】图1为片状模塑料表箱的主视图；图2为图1片状模塑料表箱的左视图；图3为本专利技术所使用的硬件系统构成示意图；图4为本专利技术中有限元分析主机实施模拟打击时样品表箱的受力载荷分布图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述:需要强调的是，本专利技术所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。，如图3所示，实施该方法所使用的片状模塑料表箱落锤冲击检测系统包括机械结构系统与计算机控制系统。其中，机械结构系统包括机械钢架、地基、底板、落锤、落锤提升与释放结构，落锤提升与释放结构进一步包括落锤吸合电磁铁及落锤保护套管，被测试表箱置于底板上，并将表箱的预定落锤打击点置于落锤的正下方，落锤提升机构根据实验要求将落锤提升至预定高度，然后将落锤释放。计算机控制系统包括落锤机控制部分和有限元分析主机部分，锤机控制部分由控制主机及控制主机中安装的落锤控制软件构成，限元分析主机内安装有限元分析软件，落锤机控制软件负责操作机械结构系统中落锤的提升与释放结构，有限元分析软件负责选取模拟表箱的受力情况，选择恰当的落锤检测点位。该专利技术方法的具体工作步骤如下:⑴样品分类:选取用于检测的不同类别表箱样品，每种类别选取10个样品为1个样本。选择2个样本作为表箱检测的被试品；⑵选取测试点位:①样本参数输入:向有限元分析主机中分别输入2个被试品样本的密度、拉伸模量、速度、面积、载荷、材质、结构特征；②模拟出表箱的受力情况:利用有限元分析软件对图1中右上角进行受力点模拟打击，模拟出的受力情况如图4所示，周围灰色的部分表示受到冲击区域的载荷。根据模拟受力区域的载荷分布找出实验打击点，如图1所示，上角打击点为1处。可以通过有限元分析软件对右上角附近的多个点位进行模拟打击，形成多个模拟受力区域的载荷分布，选出右上角最容易对受力区域造成较大的冲击载荷的点位；③找出整个表箱测试点位:循环步骤②对整个表箱面板不同区域的耐冲击程度进行区分，找出容易发生破坏的点位共有16个，如图1或2所示，这些点位就能够代表整个表箱上所有的位置的耐冲击情况；⑶测试点位排序:根据有限元分析软件的数据结果，分析出按照破坏从易到难16个点位位置排序为同时靠近矩形窗口和表箱边框的点位>表箱边框附近点位 > 矩形窗口边附近点位 > 矩形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于有限元的表箱评价方法，实施该方法所使用的片状模塑料表箱落锤冲击检测系统包括机械结构系统与计算机控制系统，其中，机械结构系统包括机械钢架、地基、底板、落锤、落锤提升与释放结构，落锤提升与释放结构进一步包括落锤吸合电磁铁及落锤保护套管，计算机控制系统包括落锤机控制部分和有限元分析主机部分，其特征在于：该专利技术方法的具体工作步骤如下：⑴样品分类：将不同类别表箱分为样本，在同一样本中取测试样品；⑵选取测试点位：对测试样品利用有限元分析主机，通过模拟打击，找出表箱上最容易对受力区域造成最大冲击载荷的点位作为测试点；⑶测试点位排序：根据有限元分析的数据结果，将选取的测试点位按照打击破坏从易到难的顺序排序；⑷测试点位标注；⑸吸合落锤：由计算机控制系统控制落锤吸合电磁铁吸合落锤；⑹提升落锤：由计算机控制系统控制落锤提升与释放结构提升落锤；⑺放置表箱：将表箱放在机械结构系统底板上；⑻落锤冲击：由计算机控制系统控制落锤提升与释放结构释放落锤，打击被试样品测试点位；⑼所有标注出的测试点位均实施落锤冲击；⑽裂纹处理：找出表箱上所有被打击造成的裂纹；⑾裂纹测量记录：用直尺对所有裂纹长度进行测量并记录；⑿所有样品处理：换取其它样品，重复测试步骤⑷至⑾；⒀测试结果计算：对每一个样品的所有打击测试点位裂纹进行加和，再对所有样品的加和裂纹长度求平均值，确定样本的平均加和裂纹长度，通过样本间平均加和裂纹长度值的大小判断样本的质量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢浩，杨霖，王化，张卫欣，石卫平，杨延春，陈磊，
申请(专利权)人：天津市电力公司， 国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津;12