Модель статического разрушения медного проводника при токовой перегрузке

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований образования трещины медного проводника под действием токовой перегрузки. Проводник исследовался с помощью растрового электронного микроскопа JSM-6390L. Получена уточненная математическая модель статического напряженно-деформированного состояния и разрушения медного стержня в условиях неупругого изгиба при температуре до 700°С. Определены предельные значения изгибающего момента и кривизны медного проводника, вызывающие его разрыв после образования трещины. Алгоритм расчета доведен до конечных аналитических зависимостей, позволяющих использовать их при проведении судебной пожарно-технической экспертизы или проектировании электропроводки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Недобитков

Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.nedobitkov@mail.ru
Казахстан, Усть-Каменогорск

Б. М. Абдеев

Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева

Email: a.nedobitkov@mail.ru
Казахстан, Усть-Каменогорск

Список литературы

  1. Roby R. J., McAllister J. Forensic investigation techniques for inspecting electrical conductors involved in fire // Final Technical Report for Award No. 239052. Columbia : Combustion Science & Engineering, 2012. 259 p.
  2. Babrauskas V. Arc mapping: a critical review // Fire Technology. 2018. V. 54. Iss. 3. P. 749. https://doi.org/10.1007_s10694-018-0711-5
  3. Xiao K. C. et al. Investigation of evolution process and molten marks characteristics of overcurrent fault // J. Xian Univ. Sci. Technol. 2020. V. 40. P. 393.
  4. Мокряк А. Ю. Установление природы оплавлений медных проводников и латунных токоведущих изделий при экспертизе пожаров на объектах энергетики: Дис. … канд. техн. наук. Спб.: Академия ГПС МЧС России, 2018.
  5. Финкель В. М., Головин Ю. А., Слетков A. A. О возможности торможения быстрых трещин импульсами тока // ДАН СССР. 1976. Т. 227. № 4. С. 848.
  6. Головин Ю. И., Финкель В. М., Слетков A. A., Шибков А. А. Динамика разрушения материала в вершине трещины под действием сильного электромагнитного поля // ФХОМ. 1978. № 2. С. 40.
  7. Емельянов О. А. Локальное разрушение тонких металлических пленок при электродинамических нагрузках // Журнал технической физики. 2008. Т. 78. № 7. С. 48.
  8. Krivosheev S. I., Adamian Yu. E., Alekseev D. I. et al. The impact of local current density increase on conductor destruction // Journal of Physics: Conference Series. 2019. V. 1147 (1). 012033. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1147/1/012033
  9. Лукаш П. А. Основы нелинейной строительной механики М.: Стройиздат, 1978. 204 с.
  10. Недобитков А. И., Абдеев Б. М. О физической основе локальной токовой перегрузки // Пожаровзрывобезопасность 2019. Т. 28. № 6. С. 18. https://doi.org/10.18322/PVB.2019.28.06.18-28
  11. Недобитков А. И., Абдеев Б. М. Неупругое растяжение медного однопроволочного проводника при неограниченных местных деформациях и положительной температуре // Журнал технической физики. 2021. Т. 91. № 6. С. 946. https://doi.org/10.21883/JTF.2021.06.50864
  12. Тимошенко С. П., Гере Дж. Механика материалов: Пер. с англ. 2-е изд. СПб.: Лань, 2002. 672 с.
  13. Биргер И. А., Мавлютов Р. Р. Сопротивление материалов: учебное пособие. М.: Наука, 1986. 560 с.
  14. Филин А. П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Сопротивление материалов с элементами теории сплошных сред и строительной механики. М.: Наука, 1975. 832 с.
  15. Варданян Г. С., Андреев В. И. и др. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности: учебн. пособие / Под ред. Г.С. Варданян. М.: Изд-во АСВ, 1995. 558 с.
  16. Попов Е. П. Теория и расчет гибких упругих стержней. М.: Наука, 1986. 296 с.
  17. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов М.: Наука, 1974. 500 с.
  18. Николаев А. К., Костин С. А. Медь и жаропрочные медные сплавы. М.: ДПК Пресс, 2012.
  19. Серенсен С. В., Когаев В. П., Шнейдерович Р. М. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность: Руководство и справ. пособие / Под ред. С.В. Серенсена. М.: Машиностроение, 1975. 488 с.
  20. Сакало В. И., Гусева Ю. С., Иншакова Т. В. Влияние температуры термообработки на механические свойства меди М1 // Вестник Брянского гос. тех. ун-та. 2015. Т. 47. № 3. С. 94.
  21. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправл. М.: Наука, 1986. 544 с.
  22. Смолянский М. Л. Таблицы неопределенных интегралов. М.: Наука, 1965. 112 с.
  23. Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы шестого и седьмого изданий с изменениями и дополнениями. Новосибирск: Норматика, 2018. 462 с.
  24. Гуляев И. В., Васенин А. Б., Степанов С. Е. и др. Тепловизионное обследование изогнутых шинопроводов распределительных устройств трансформаторных подстанций // Автоматизация и IT в энергетике. 2022. № 6 (155). С. 2.
  25. Yang Li et all. Analysis of overload induced arc formation and beads characteristics in a residential electrical cable // Fire Safety J. 2022. V. 131. P. 103626. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2022.103626
  26. Недобитков А.И. Фрактография изломов медных проводников автомобильной электрической цепи // Пожаровзрывобезопасность. 2016. Т. 25. № 2. С. 21. https://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.02.21-27

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Образование трещины медного проводника под действием токовой перегрузки: (а) – начальная стадия, увеличение ×330; (б) – развитие трещины, увеличение ×430; (в) – конечная фаза, разрушение проводника, увеличение ×65.

Скачать (157KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расчетная схема участка стержня, искривленного изгибающим моментом М.

Скачать (257KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Общий вид диаграмм «напряжение–деформация», представленных аналитическими выражениями (1), (4); 1 – в решении [10], моделирующем прочность; 2 – для модели разрушения изогнутого медного проводника; 3 – общая касательная под углом β.

Скачать (203KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Предельные эпюры внутренних силовых факторов   в плоскости поперечного сечения медного провода.

Скачать (218KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Начальная стадия процесса разрушения в предельном напряженно-деформированном состоянии чистого изгиба моментом Mmax: 1 – трещина минимальной длины ltr; 2 – наиболее опасная точка.

Скачать (139KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024