(北京工商大學(xué)材料與機(jī)械工程學(xué)院，北京100048)

0 引言

在我國(guó)，支柱瓷絕緣子已經(jīng)廣泛應(yīng)用于隔離開(kāi)關(guān)中[1]。在強(qiáng)風(fēng)地區(qū)，室外隔離開(kāi)關(guān)中的支柱瓷絕緣子要承受極大的風(fēng)載荷及其他工作載荷，這些載荷會(huì)在支柱絕緣子上產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。在設(shè)計(jì)中對(duì)風(fēng)力的影響考慮不夠是支柱絕緣子斷裂的原因之一[2]。支柱絕緣子一旦發(fā)生斷裂，將會(huì)引發(fā)接地故障，從而造成電網(wǎng)事故。同時(shí)還伴隨著電擊和零部件墜落，很有可能危及人身安全，后果極其嚴(yán)重[3]。因此研究在風(fēng)載荷作用下支柱瓷絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度、計(jì)算其彎曲應(yīng)力就顯得尤為重要。

在實(shí)際的戶外，絕緣子所受的風(fēng)載荷一般不是一個(gè)恒定的靜載荷，而是一個(gè)大小和風(fēng)向時(shí)刻變化的動(dòng)載荷。因此絕緣子承受的是交變的彎曲應(yīng)力，在很多情形下會(huì)發(fā)生疲勞失效進(jìn)而引起斷裂[4-5]。但由于脈動(dòng)風(fēng)的隨機(jī)性很強(qiáng)，因此要通過(guò)仿真計(jì)算來(lái)校核絕緣子在該動(dòng)載荷下的疲勞強(qiáng)度是非常困難的。通常的做法是將作用在絕緣子上的風(fēng)載荷簡(jiǎn)化為對(duì)應(yīng)于某一風(fēng)速的恒定靜載荷[6]，從而計(jì)算此時(shí)絕緣子上的靜應(yīng)力。由于瓷絕緣子由脆性材料制成，而脆性材料的抗拉能力比抗壓能力弱很多。因此當(dāng)支柱絕緣子承受風(fēng)載荷等橫向載荷時(shí)，其上的最大彎曲拉應(yīng)力才是影響其機(jī)械強(qiáng)度的主導(dǎo)因素。

就現(xiàn)有的研究，主要有三種方法來(lái)計(jì)算絕緣子在風(fēng)載荷作用下的彎曲應(yīng)力。第1種方法就是通過(guò)FLUENT軟件對(duì)風(fēng)吹過(guò)絕緣子的情形進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)仿真，以求得在絕緣子表面的風(fēng)壓分布[7-8]。然后將此風(fēng)壓分布輸入ANSYS中的Static Structural模塊進(jìn)行靜力學(xué)仿真，即可得到絕緣子上各點(diǎn)處的彎曲應(yīng)力以及應(yīng)變和變形量。目前只有文獻(xiàn)[5]提到了這種計(jì)算方法，但并未給出彎曲應(yīng)力的分布云圖和具體數(shù)值，只仿真了風(fēng)速為45 m/s的情形，且仿真的幾何模型只包含部分傘裙，沒(méi)有包括整個(gè)絕緣子。

第1種方法雖然很準(zhǔn)確，但一般來(lái)講，流體動(dòng)力學(xué)仿真的計(jì)算量比較大，而且迭代不容易收斂。因此大部分的研究都是采用第2種方法。即采用如下經(jīng)驗(yàn)公式或其他公式來(lái)對(duì)風(fēng)載荷進(jìn)行估算[9-10]。

(1)

式中：F是絕緣子承受的風(fēng)載荷，u是來(lái)流的風(fēng)速，A是絕緣子的受風(fēng)面積。文[8]認(rèn)為對(duì)于風(fēng)速超過(guò)25 m/s的情形，公式(1)的計(jì)算結(jié)果高估了風(fēng)載荷?；贔LUENT軟件仿真的結(jié)果，將公式(1)修正為

(2)

在采用上述公式確定風(fēng)載荷后，將其看作為一個(gè)集中力，施加在支柱絕緣子的頂部[11]，然后通過(guò)ANSYS軟件的靜力學(xué)模塊來(lái)仿真計(jì)算絕緣子上的靜應(yīng)力。相比于第1種方法，第2種方法的仿真計(jì)算量比較小。但采用該方法進(jìn)行仿真時(shí)忽略了在絕緣子表面風(fēng)壓分布的不均勻性，因此會(huì)給彎曲靜應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果帶來(lái)一定的偏差。這個(gè)偏差到底有多大目前還不確定，也未見(jiàn)有任何這方面的研究。

第3種方法是將支柱絕緣子簡(jiǎn)化為一個(gè)一端固定另一端自由的長(zhǎng)圓柱體，其上受均布風(fēng)壓的作用，然后按懸臂梁的彎曲正應(yīng)力公式進(jìn)行計(jì)算。文獻(xiàn)[12]利用ANSYS軟件仿真計(jì)算了一端受到橫向力的支柱絕緣子上的彎曲應(yīng)力，然后將仿真結(jié)果與第3種方法的計(jì)算結(jié)果相比較，以分析傘裙形狀所引起的應(yīng)力集中對(duì)絕緣子上彎曲應(yīng)力的影響。

筆者將分別采用上述三種方法來(lái)計(jì)算支柱瓷絕緣子在風(fēng)載荷下的彎曲應(yīng)力，并給出最大彎曲拉應(yīng)力隨風(fēng)速的變化規(guī)律。支柱絕緣子除了能承受風(fēng)載荷以外，還要能夠承受一定的來(lái)自于導(dǎo)線拉力等其他的橫向載荷[13]，這將會(huì)增大絕緣子上的彎曲拉應(yīng)力,其最大值有可能會(huì)超過(guò)絕緣子材料的許用應(yīng)力。因此本文還將根據(jù)彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件，計(jì)算在不同風(fēng)速下支柱瓷絕緣子可以承受的除風(fēng)載荷之外的最大工作載荷。

由于第1種方法考慮了支柱絕緣子表面所受的不均勻分布的風(fēng)壓，而且也考慮其表面真實(shí)的結(jié)構(gòu)形狀，其力學(xué)模型與風(fēng)載荷下支柱絕緣子的實(shí)際情況最接近。因此對(duì)上述三種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較時(shí)，采用第1種方法的計(jì)算結(jié)果作為比較的基準(zhǔn)，其他兩種方法的計(jì)算結(jié)果與其的差值或相對(duì)差值在本文里被稱(chēng)為偏差或相對(duì)偏差。

在設(shè)計(jì)支柱絕緣子時(shí)，除了要計(jì)算最大彎曲拉應(yīng)力的大小，還需要確定其所在的位置。最大彎曲拉應(yīng)力所在的位置常常是引起絕緣子疲勞失效的初始微裂紋的發(fā)源地，因此也是最易發(fā)生斷裂的地方，在設(shè)計(jì)和制造工藝中應(yīng)引起足夠的重視。文[3]的仿真計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于無(wú)內(nèi)部缺陷的支柱瓷絕緣子，最大應(yīng)力發(fā)生在倒數(shù)第一傘裙下圓弧與瓷柱表面相切處。文[6]ANSYS仿真的結(jié)果顯示最大彎曲拉應(yīng)力發(fā)生在隔離開(kāi)關(guān)支柱瓷瓶下法蘭口附近。文[12]仿真計(jì)算所得最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在絕緣子下部與下法蘭盤(pán)接觸的地方，與文[6]的結(jié)果相近。但其實(shí)驗(yàn)所得最大值發(fā)生在靠近下法蘭盤(pán)的第一和第二傘裙之間的瓷柱表面。文[14]研究了串聯(lián)在一起的上、下兩節(jié)支柱絕緣子的應(yīng)變，其仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明最大應(yīng)變發(fā)生在下節(jié)絕緣子下端第一片和第二片傘裙之間的瓷柱上，故推測(cè)此處應(yīng)力集中最嚴(yán)重，最易發(fā)生瓷絕緣子斷裂事故。由此可見(jiàn)各研究在這個(gè)問(wèn)題上說(shuō)法不一，將在最后將結(jié)合自己的仿真結(jié)果對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行探討。

1 支柱絕緣子在風(fēng)載荷下的力學(xué)模型

圖1所示是某型戶外單臂雙柱并列式隔離開(kāi)關(guān)，其中的每一支柱絕緣子分別由上、下兩節(jié)瓷絕緣子串聯(lián)組成。因?yàn)榻^緣子整體的機(jī)械強(qiáng)度很大程度上取決于單節(jié)絕緣子的強(qiáng)度，因此本文只研究單節(jié)支柱絕緣子在風(fēng)載荷下的彎曲應(yīng)力計(jì)算方法。其幾何形狀和尺寸如圖2所示。所計(jì)算的風(fēng)速分別為10 m/s、20 m/s、30 m/s、40 m/s、50 m/s、60 m/s和70 m/s，風(fēng)速方向始終與絕緣子的軸線保持垂直。

圖1 戶外單臂雙柱并列式隔離開(kāi)關(guān)Fig.1 Outdoor single-armdisconnecting switch with two paralleled posts

圖2 支柱瓷絕緣子的結(jié)構(gòu)和尺寸Fig.2 Structure and dimension of porcelain post insulator

1.1 第1種計(jì)算方法

首先采用湍流模型中的k-ε兩方程模型[15]，通過(guò)FLUENT軟件對(duì)支柱絕緣子周?chē)娘L(fēng)場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真，以求出在不同風(fēng)速下絕緣子表面的風(fēng)壓分布。具體的建模過(guò)程、網(wǎng)格劃分及各參數(shù)設(shè)置詳見(jiàn)文[8]，在此不再贅述。

然后開(kāi)始進(jìn)行靜應(yīng)力仿真計(jì)算。首先在ANSYS軟件的Workbench平臺(tái)里，建立一個(gè)Static Structural功能模塊。在該模塊的第一步Engineering Data里輸入瓷體材料的性能參數(shù)[16]，如表1所示。將上述絕緣子的幾何模型導(dǎo)入該模塊的第二步Geometry，然后在第三步Model中劃分網(wǎng)格，如圖3所示。接著將FLUENT仿真所得的風(fēng)壓分布導(dǎo)入第四步Setup中進(jìn)行加載，并在該步設(shè)置邊界條件，即絕緣子的下法蘭固定，上法蘭自由。絕大多數(shù)研究在仿真時(shí)都是將下法蘭的底部端面設(shè)為固定面，即下法蘭底面上的所有點(diǎn)在各個(gè)方向上的自由度都受到全約束[3,6,12]。但本文是將下法蘭中的四個(gè)螺栓孔柱面設(shè)為固定面，認(rèn)為這樣處理更接近絕緣子下端實(shí)際的固定狀態(tài)。最后在第五步Solution進(jìn)行仿真計(jì)算，在第六步Results即可獲得絕緣子上的應(yīng)力、應(yīng)變及變形量的分布云圖和數(shù)值大小。

表1 瓷體材料的力學(xué)性能Table 1 Mechanical properties of porcelain material

圖3 支柱絕緣子在靜應(yīng)力仿真計(jì)算中的網(wǎng)格劃分Fig.3 Meshing of post insulator for simulation and calculation of static stress

1.2 第2種計(jì)算方法

不用對(duì)絕緣子周?chē)娘L(fēng)場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真，而是直接采用前述公式(2)計(jì)算出對(duì)應(yīng)于某一風(fēng)速的風(fēng)載荷。并將風(fēng)載荷等效為一個(gè)集中力作用在支柱絕緣子上法蘭的頂面，其方向與風(fēng)速的方向一致。這相當(dāng)于將絕緣子所受的風(fēng)壓折算到其頂部，為保證折算后在固定端的彎矩仍保持不變，所施加的集中力應(yīng)等于由公式(2)算出的風(fēng)載荷的一半[17-18]。

然后在ANSYS軟件的Workbench平臺(tái)里，建立一個(gè)Static Structural功能模塊進(jìn)行靜應(yīng)力仿真計(jì)算，其余各步驟與第1種方法基本相同，只是在第四步Setup中，不需要將風(fēng)壓分布導(dǎo)入，而是直接按上述方法在上法蘭的頂面加載一個(gè)集中力。另外網(wǎng)格劃分及固定面也與第1種方法相同。

1.3 第3種計(jì)算方法

將支柱絕緣子簡(jiǎn)化為一個(gè)直徑等于瓷柱直徑、下端固定、上端自由的懸臂梁。采用前述公式(2)計(jì)算出對(duì)應(yīng)于某一風(fēng)速的風(fēng)載荷。將風(fēng)載荷看成是一個(gè)均布載荷，其方向與風(fēng)速的方向一致。其最大彎曲拉應(yīng)力σmax的計(jì)算公式為[19]

(3)

式中的Mmax是在絕緣子固定端的彎矩，W是瓷柱橫截面的抗彎截面系數(shù)，F(xiàn)是絕緣子所受的風(fēng)載荷，l是絕緣子的總高度，d是瓷柱的直徑。代入圖2所示絕緣子的幾何尺寸，可得：

σmax=9.796×10-3F(MPa)

(4)

1.4 計(jì)算除風(fēng)載荷以外的最大工作載荷

支柱絕緣子的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件為其最大彎曲拉應(yīng)力σmax不能超過(guò)材料的許用拉應(yīng)力。即

(5)

式中：[σ]是在絕緣子材料的許用拉應(yīng)力，σb是絕緣子材料的抗拉強(qiáng)度極限，n是安全因數(shù)。文[4]建議對(duì)支柱絕緣子抗彎強(qiáng)度計(jì)算，安全因數(shù)取2.0，文[16]按照盤(pán)式瓷絕緣子將安全因數(shù)取為2.7，文[20]認(rèn)為脆性材料的安全因數(shù)一般取2.5～3.0。綜上所述，本文對(duì)于支柱瓷絕緣子，其安全因數(shù)取為n=2.5。利用彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件公式(5)，采用前述三種彎曲應(yīng)力的計(jì)算方法就可以分別得出不同風(fēng)速下支柱絕緣子所能承受的除風(fēng)載荷之外的最大工作載荷。假定該載荷為作用在支柱絕緣子上法蘭頂面的集中力，與絕緣子的軸線垂直，與風(fēng)速方向相同。

2 計(jì)算結(jié)果與分析

圖4顯示的是當(dāng)風(fēng)速為60 m/s時(shí)，由第1種和第2種計(jì)算方法分別仿真所得的在支柱絕緣子下部的彎曲正應(yīng)力分布情況?？梢钥闯鰞煞N計(jì)算方法的仿真結(jié)果都顯示最大的彎曲拉應(yīng)力發(fā)生在瓷柱下部表面與下法蘭接觸的地方。

圖5給出了由這三種計(jì)算方法分別得到的最大彎曲拉應(yīng)力隨風(fēng)速的變化規(guī)律?？梢钥闯鲭S著風(fēng)速的增大，支柱絕緣子的最大彎曲拉應(yīng)力也隨之增大，而且風(fēng)速越高，最大彎曲拉應(yīng)力增大的速率也越快。第2種計(jì)算方法仿真所得的最大彎曲拉應(yīng)力比第1種方法的仿真結(jié)果要略高一些。但總的來(lái)說(shuō)，二者吻合較好，最大的相對(duì)偏差只有8.3%。這說(shuō)明采用第2種方法來(lái)仿真計(jì)算支柱絕緣子在風(fēng)載荷下的彎曲應(yīng)力還是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。既能省去由FLUENT流體動(dòng)力學(xué)仿真帶來(lái)的巨大計(jì)算量，又能得到偏差不大的計(jì)算結(jié)果，同時(shí)還能正確地判斷出發(fā)生最大彎曲拉應(yīng)力的危險(xiǎn)點(diǎn)位置。從圖5還可以看出，第3種方法計(jì)算所得的最大彎曲拉應(yīng)力比1種方法的仿真結(jié)果小很多，其偏差非常大。這說(shuō)明支柱瓷絕緣子的彎曲應(yīng)力模型不能簡(jiǎn)化為長(zhǎng)圓柱體的懸臂梁模型。

圖6給出了都采用第1種方法，但按三種不同固定面分別仿真得出的最大彎曲拉應(yīng)力隨風(fēng)速的變化規(guī)律。這三種固定面是指絕緣子下法蘭的四個(gè)螺栓孔柱面、下法蘭的底部端面和瓷柱的底部端面。顯然如果將下法蘭或瓷柱的底部端面作為固定面，則仿真所得的最大彎曲拉應(yīng)力要偏小很多，這會(huì)過(guò)分高估支柱絕緣子的抗彎強(qiáng)度。因此在仿真時(shí)，不僅要采用正確的計(jì)算方法，而且還要選擇合適的約束面設(shè)置為固定面。對(duì)于后者要注意兩點(diǎn)，首先應(yīng)該將絕緣子組件固定處與力學(xué)強(qiáng)度相關(guān)的細(xì)部結(jié)構(gòu)保留在仿真的幾何模型中，此外應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用那些真正被全約束的接觸面作為固定面，不能籠統(tǒng)地都采用底部端面作為固定面，否者仿真計(jì)算結(jié)果的偏差會(huì)很大。

圖5 支柱絕緣子的最大彎曲拉應(yīng)力與風(fēng)速的關(guān)系Fig.5 Relationship of maximum tensile bending stress of post insulator with wind speed

圖6 采用第1種方法按不同固定面仿真所得 最大彎曲拉應(yīng)力與風(fēng)速的關(guān)系Fig.6 Relationship of maximum tensile bending stress with wind speed simulated by the 1st method for different mounting surfaces

圖7顯示了由彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件算出的支柱瓷絕緣子所能承受的除風(fēng)載荷之外的最大工作載荷隨風(fēng)速的變化規(guī)律?？梢钥闯霎?dāng)風(fēng)速超過(guò)30 m/s時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，支柱瓷絕緣子承受其他工作載荷的能力急劇下降。采用第3種方法的計(jì)算結(jié)果過(guò)分地高估了支柱絕緣子的承載能力，這再次說(shuō)明其彎曲應(yīng)力的計(jì)算模型不能簡(jiǎn)化為長(zhǎng)圓柱體的懸臂梁模型。第2種方法的仿真結(jié)果與第1種方法的結(jié)果吻合很好，在風(fēng)速為70 m/s時(shí)，前者比后者低3.5%。由此看出第2種方法可以準(zhǔn)確地仿真得到支柱瓷絕緣子的抗彎能力。

圖7 支柱絕緣子能承受除風(fēng)載荷之外的最大 工作載荷與風(fēng)速的關(guān)系Fig.7 Relationship of maximum work load applied on post insulator excluding wind load with wind speed

以往的一些研究通過(guò)力學(xué)仿真或?qū)嶒?yàn)得出結(jié)論，認(rèn)為在支柱絕緣子下部，傘裙根部的應(yīng)力集中很?chē)?yán)重，因此最大的彎曲應(yīng)力發(fā)生在下部第一和第二傘裙之間的瓷柱表面或第一傘裙與瓷柱表面相接處，這與本文的仿真結(jié)果有差異。不同研究在這個(gè)問(wèn)題上得出不同的結(jié)論可能是由以下幾個(gè)原因造成的。首先所研究的支柱絕緣子的幾何形狀和尺寸大小有差異，造成嚴(yán)重應(yīng)力集中的部位就不一樣。比如本文和文[12]研究的是單節(jié)絕緣子，而文[14]研究的是上、下兩節(jié)絕緣子串聯(lián)在一起的組件。其次，力學(xué)仿真的幾何模型與實(shí)際實(shí)驗(yàn)的絕緣子不完全一致。比如文[12]仿真的幾何模型除絕緣子外還包含法蘭，但實(shí)際測(cè)量的試件是瓷件，不包含法蘭。因此其仿真所得最大彎曲應(yīng)力所在的位置與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同。第三，各研究在絕緣子上的加載方式也不盡相同。文[6]在仿真模型里不僅考慮了與絕緣子軸線垂直的橫向載荷，還考慮了作用其上的扭矩，而其他研究都沒(méi)有考慮扭矩。第四，傘裙與瓷柱表面相接處的應(yīng)力集中固然會(huì)使得該處的應(yīng)力增大，但也許不是產(chǎn)生最大彎曲拉應(yīng)力的唯一或主要的原因。實(shí)際上，支柱絕緣子下部固定面位置的不同對(duì)彎曲拉應(yīng)力的分布也有很大的影響。

圖8顯示了當(dāng)固定面分別為下法蘭的底部端面和瓷柱的底部端面，在風(fēng)速為60 m/s時(shí)，由第1種方法仿真所得在支柱絕緣子下部的彎曲正應(yīng)力分布情況?？煽闯觯?dāng)固定面為下法蘭底部端面時(shí)，除了在瓷柱下部與下法蘭相接處之外，在下部第一和第二傘裙之間的瓷柱表面也出現(xiàn)了少量的高彎曲拉應(yīng)力區(qū)。當(dāng)固定面為瓷柱底部端面時(shí)，在后者出現(xiàn)的高彎曲拉應(yīng)力區(qū)范圍變大很多。而圖4(a)則顯示，當(dāng)固定面為下法蘭的四個(gè)螺栓孔柱面時(shí)，高彎曲拉應(yīng)力區(qū)只唯一地出現(xiàn)在瓷柱下部與下法蘭相接處?？赡苷怯捎谝酝囊恍┭芯吭诜抡嬗?jì)算或?qū)嶒?yàn)中采用支柱絕緣子的下法蘭或瓷柱的底部端面作為固定面，才使得他們認(rèn)為傘裙根部的應(yīng)力集中造成了最大彎曲拉應(yīng)力出現(xiàn)在絕緣子下部第一和第二傘裙之間的瓷柱表面。

在文[3]中提到，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)支柱瓷絕緣子的斷裂故障95%以上都發(fā)生在法蘭口內(nèi)3 cm到第一傘裙之間。文[6]認(rèn)為隔離開(kāi)關(guān)支柱瓷瓶下法蘭口附近的應(yīng)力集中與實(shí)際隔離開(kāi)關(guān)支柱瓷瓶斷裂的重點(diǎn)部位相符。文[21]指出有數(shù)據(jù)表明，支柱瓷絕緣子斷裂多發(fā)生在下法蘭和第一瓷沿之間。文[22]的彎曲破壞負(fù)荷試驗(yàn)表明所檢測(cè)的三柱支柱瓷絕緣子的斷裂部位均在下節(jié)元件的下法蘭附近。這些研究表明本文仿真所得支柱瓷絕緣子的最大彎曲拉應(yīng)力發(fā)生在瓷柱下部表面與下法蘭相接處的結(jié)論應(yīng)該是合理的。

圖8 風(fēng)速為60 m/s時(shí)采用第1種方法按兩種固定面 得出的彎曲正應(yīng)力分布Fig.8 Normal bending stress distribution by the 1st method for two kinds of mounting surfaces when wind speed is 60 m/s

3 結(jié)語(yǔ)

闡述了三種計(jì)算風(fēng)載荷下支柱瓷絕緣子上彎曲應(yīng)力的方法。通過(guò)這三種方法分別給出了絕緣子上最大彎曲拉應(yīng)力隨風(fēng)速的變化規(guī)律。然后采用第1種方法，按三種不同的固定面，分別仿真計(jì)算了絕緣子上最大彎曲拉應(yīng)力隨風(fēng)速的變化規(guī)律。接著按照彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件通過(guò)上述三種方法分別計(jì)算了在不同風(fēng)速下，支柱瓷絕緣子所能承受的除風(fēng)載荷之外的最大工作載荷。最后結(jié)合本文的仿真計(jì)算結(jié)果，分析探討了不同研究關(guān)于最大彎曲應(yīng)力發(fā)生位置得出不同結(jié)論的原因。本文的研究結(jié)果表明：

1)在風(fēng)載荷作用下，支柱瓷絕緣子的最大彎曲拉應(yīng)力隨風(fēng)速的增加而增大，風(fēng)速越高，隨之增大的速率也越快。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)30 m/s時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，支柱瓷絕緣子所能承受的除風(fēng)載荷之外的最大工作載荷急劇減小。

2)第2種方法仿真所得風(fēng)載荷下的最大彎曲拉應(yīng)力以及所能承受的除風(fēng)載荷之外的最大工作載荷，都與第1種方法的仿真結(jié)果吻合很好。而第3種方法所得計(jì)算結(jié)果的偏差很大，說(shuō)明支柱絕緣子的彎曲應(yīng)力計(jì)算模型不能簡(jiǎn)化為長(zhǎng)圓柱體的懸臂梁模型。

3)按第1種方法，將下法蘭或瓷柱的底部端面作為固定面，仿真所得的最大彎曲拉應(yīng)力比將下法蘭的螺栓孔柱面設(shè)為固定面所得的結(jié)果要小很多。因此在對(duì)支柱絕緣子進(jìn)行仿真時(shí)，不僅要采用正確的計(jì)算方法，而且還要選擇合適的約束面設(shè)置為固定面。

4)支柱瓷絕緣子在風(fēng)載荷下的最大彎曲拉應(yīng)力發(fā)生在瓷柱下部表面與下法蘭相接觸的地方。所研究的支柱絕緣子的幾何形狀和尺寸大小各異，仿真的幾何模型與實(shí)際測(cè)量的試件不一致，加載方式有差異以及固定面不同等可能是造成以往的研究得出最大彎曲應(yīng)力發(fā)生位置各不相同的原因。