一种应力锥表面压强获取方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明属于高压电缆总成测试领域，具体涉及一种应力锥表面压强获取方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

随着科技的进步，我国的高速铁路和城市轨道交通也飞速发展中，高速铁路和城市轨道交通极大的方便了人们的日常出行。高压电缆总成是高速铁路和城市轨道交通的一个关键装置，高压电缆总成用于连接电力机车受电弓和车载变压器，是确保车辆安全行车的核心部件。两节车厢之间通过高压电缆总成输送高压电力，因此高压电缆总成的安全性能需要得到保证。高压电缆总成包括环氧接头和应力锥等，电缆插入应力锥中，应力锥通过弹簧装置推入环氧接头中。应力锥插入环氧接头时，应力锥和环氧接头接触面的压强对于高压电缆总成的安全性能有很大影响。

相关技术中，对于应力锥和环氧接头接触面的压强主要是通过获取应力锥完全插入环氧接头后获取界面压强，将整个接触面都作为接触面积。

针对上述相关技术，随着应力锥受到底部弹簧装置的推力逐渐加大，应力锥与环氧接头的接触面积逐渐增大，因此其应力锥和环氧接头的接触面积是在实时变化的，而且完全插入的时候并不能保证整个接触面都是接触到的，接触面积的获取不准确导致界面压强得到的数据不准确，而在实际产品中，界面的平均压强应该大于0.3Mpa，否则有电流击穿的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，可以随应力锥受到底部弹簧装置的推力逐渐加大，应力锥插入环氧接头中实时获取界面压强，防止实际产品存在被电流击穿的风险本申请提供一种应力锥表面压强获取方法、系统、设备及存储介质。

一种应力锥表面压强获取方法，包括：

获取仿真器件，所述仿真器件包括环氧接头、弹簧装置、半导体橡胶组件、绝缘橡胶组件和电缆；

对所述环氧接头、弹簧装置、半导体橡胶组件、绝缘橡胶组件和电缆均进行材料定义，所述半导体橡胶组件和所述绝缘橡胶组件构成应力锥；

基于所述环氧接头、所述弹簧装置、所述应力锥以及所述电缆的结构关系和所述材料定义构建应力锥仿真模型；

设置所述应力锥仿真模型的约束条件得到约束模型；

设置所述应力锥与所述环氧接头的接触条件；

基于所述接触条件，得到所述环氧接头的第一接触面和所述应力锥的第二接触面；

获取运行条件；

基于所述运行条件以及所述约束模型，实时获取所述第二接触面的接触面积以及所述第一接触面和所述第二接触面的接触压力；

基于所述接触压力以及所述接触面积，得到所述应力锥表面压强。

可选的，所述对所述环氧接头、弹簧装置、半导体橡胶组件、绝缘橡胶组件和电缆均进行材料定义包括：

定义所述半导体橡胶组件的材料为半导体橡胶材料、绝缘橡胶组件的材料为绝缘橡胶材料、所述环氧接头的材料为环氧树脂材料、所述弹簧装置的刚度为预设刚度以及所述电缆的材料为预设材料。

可选的，所述基于所述环氧接头、所述弹簧装置、所述应力锥以及所述电缆的结构关系和所述材料定义构建应力锥仿真模型包括：

所述半导体橡胶组件与所述绝缘橡胶组件连接构成应力锥，所述应力锥具有沿长度方向贯穿设置的通孔，所述电缆插入所述应力锥的所述通孔中且所述电缆与所述应力锥过盈连接，所述应力锥插入所述环氧接头中，所述弹簧装置抵接与所述半导体橡胶组件，所述弹簧装置用于将所述应力锥推入所述环氧接头中，初始状态时，所述应力锥未插入所述环氧接头中。

可选的，所述设置所述应力锥仿真模型的约束条件得到约束模型包括：

对所述仿真器件进行网格剖分；

基于所述约束条件，对所述电缆和所述环氧接头全部约束，其中，U1＝U2＝U3＝UR1＝UR2＝UR3＝0，所述应力锥与所述弹簧装置普通接触对设置，所述半导体橡胶组件的所述网格剖分与所述绝缘橡胶组件的所述网格剖分绑定以得到所述约束模型。

可选的，所述基于所述接触条件，得到所述环氧接头的第一接触面和所述应力锥的第二接触面包括：

基于所述接触条件，对所述应力锥与所述环氧接头进行普通接触对设置；

设置所述环氧接头与所述应力锥接触的斜面为第一接触面，所述应力锥与所述环氧接头接触的斜面为第二接触面。

可选的，所述基于所述运行条件，实时获取所述第二接触面的接触面积以及所述第一接触面和所述第二接触面的接触压力包括：

设置实时接触压力语句以及接触面积语句；

基于所述实时接触压力语句，实时获取所述接触压力；

基于所述接触面积语句，实时获取所述接触面积。

可选的，所述基于所述运行条件，实时获取所述第二接触面的接触面积以及所述第一接触面和所述第二接触面的接触压力之前包括：

基于所述运行条件，对所述弹簧装置施加预设推力；

基于所述预设推力，推动所述应力锥插入所述环氧接头中，实时获取所述应力锥插入所述环氧接头过程中的所述第二接触面的接触面积以及所述第一接触面和所述第二接触面的接触压力。

一种应力锥表面压强获取系统，包括：

第一获取模块，用于获取仿真器件，所述仿真器件包括环氧接头、弹簧装置、半导体橡胶组件、绝缘橡胶组件和电缆；

定义模块，对所述环氧接头、弹簧装置、半导体橡胶组件、绝缘橡胶组件和电缆均进行材料定义，所述半导体橡胶组件和所述绝缘橡胶组件构成应力锥；

构建模块，用于基于所述环氧接头、所述弹簧装置、所述应力锥以及所述电缆的结构关系和所述材料定义构建应力锥仿真模型；

第一设置模块，用于设置所述应力锥仿真模型的约束条件得到约束模型；

第二设置模块，用于设置所述应力锥与所述环氧接头的接触条件；

第二获取模块，用于基于所述接触条件，得到所述环氧接头的第一接触面和所述应力锥的第二接触面；

第三获取模块，用于获取运行条件；

第四获取模块，用于基于所述运行条件以及所述约束模型，实时获取所述第二接触面的接触面积以及所述第一接触面和所述第二接触面的接触压力；

计算模块，用于基于所述接触压力以及所述接触面积，得到所述应力锥表面压强。

基于同一发明构思，本申请还提供一种终端设备。

一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器储存有能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载并执行所述计算机程序时，采用了一种应力锥表面压强获取方法。

基于同一发明构思，本申请还提供一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行时，采用了一种应力锥表面压强获取方法。

本发明的有益效果是，向弹簧装置施加预设推力后，传统的设计只是粗略的计算出应力锥与环氧接头的接触面的面积或者将整个应力锥的接触面作为接触面积，接触面积的计算不准确会导致应力锥表面压强的计算不准确，而界面的平均压强应该大于0.3Mpa，否则有电流击穿的风险，通过本发明，随着应力锥被弹簧装置推动插入应力锥中，可以实时获取应力锥与环氧接头的接触面积，使得计算出的应力锥表面压强更加准确，提高高压电缆总成的安全性能。

附图说明

图1是本申请实施例一种应力锥参数获取方法其中一种实施方式的流程示意图；

图2是本申请实施例应力锥结构示意图；

图3是本申请实施例应力锥与环氧接头结构关系示意图；

图4是本申请实施例应力锥与环氧接头接触面关系示意图。

附图标记说明：1、环氧接头；2、绝缘橡胶组件；3、弹簧装置；4、半导体橡胶组件；5、电缆；6、应力锥；7、第一接触面；8第二接触面。

具体实施方式

一种应力锥6表面压强获取方法，如图1所示，包括：

S100、获取仿真器件，仿真器件包括环氧接头1、弹簧装置3、半导体橡胶组件4、绝缘橡胶组件2和电缆5。

具体的，环氧接头1、弹簧装置3、半导体橡胶组件4、绝缘橡胶组件2、电缆5等仿真器件为整个仿真装置的一部分，环氧接头1、弹簧装置3、半导体橡胶组件4、绝缘橡胶组件2和电缆5构成了整个应力锥6仿真模型。半导体橡胶组件4和绝缘橡胶组件2构成应力锥6，应力锥6为锥形且中间开设有贯穿的通孔用于使电缆5穿过，而应力锥6是插入环氧接头1中的，弹簧装置3将应力锥6往内推从而使应力锥6被固定在环氧接头1内。

S110、对环氧接头1、弹簧装置3、半导体橡胶组件4、绝缘橡胶组件2和电缆5均进行材料定义，半导体橡胶组件4和绝缘橡胶组件2构成应力锥6。

具体的，材料定义为在仿真的时候要模拟出每个材料的性能，因此需要给每种材料定义为所需要的材料，例如半导体橡胶组件4的材料要定义为半导体橡胶。

S120、基于环氧接头1、弹簧装置3、应力锥6以及电缆5的结构关系和材料定义构建应力锥6仿真模型。

具体的，结构关系为仿真器件之间的连接关系，例如半导体橡胶与绝缘橡胶组件2连接，环氧接头1开始有适配于应力锥6插入的插孔，半导体橡胶组件4与绝缘橡胶组件2构成的整体即应力锥6插入环氧接头1中。

S130、设置应力锥6仿真模型的约束条件得到约束模型。

具体的，约束条件为仿真器件在仿真过程中的固定关系，例如电缆5和环氧接头1要全部约束，即无论施加什么条件，电缆5和环氧接头1都保持不动。

S140、设置应力锥6与环氧接头1的接触条件。

具体的，接触条件为在仿真的时候设置应力锥6与环氧接头1是如何接触的，例如是普通接触或者过盈接触。

S150、基于接触条件，得到环氧接头1的第一接触面7和应力锥6的第二接触面8。

具体的，在设置好接触条件后，保证应力锥6与环氧接头1是接触的情况下，第一接触面7为环氧接头1的斜面与应力锥6接触的面，第二接触面8为应力锥6与环氧接头1接触的面。

S160、获取运行条件。

具体的，运行条件为在获取应力锥6界面压强的时候需要在什么情况下获取，也就是应力锥6被慢慢推入环氧接头1的时候，而应力锥6是通过弹簧装置3推动的，因此运行条件为向弹簧装置3施加一定的推力。

S170、基于运行条件以及约束模型，实时获取第二接触面8的接触面积以及第一接触面7和第二接触面8的接触压力。

具体的，接触面积以及接触压力是通过在仿真软件中设置语句实现的，本实施例以abaqus仿真软件为例，在计算输入文件中新增实时接触压力和实时接触面积的语句

S180、基于接触压力以及接触面积，得到应力锥6表面压强。

具体的，应力锥6表面压强＝接触压力/接触面积。

在本实施例的其中一种实施方式中，步骤S110即对环氧接头1、弹簧装置3、半导体橡胶组件4、绝缘橡胶组件2和电缆5均进行材料定义包括：

S200、定义半导体橡胶组件4的材料为半导体橡胶材料、绝缘橡胶组件2的材料为绝缘橡胶材料、环氧接头1的材料为环氧树脂材料、弹簧装置3的刚度为预设刚度以及电缆5的材料为预设材料。

具体的，在仿真的时候，不同的材料的效果是不一样的，例如半导体橡胶组件4和绝缘橡胶组件2的橡胶材料不同，导电性能不同，具体的材料根据所测量的产品的材料自行定义，在本申请中，由于半导体橡胶组件4和绝缘橡胶组件2为一个整体，因此采用的材料膨胀系数几乎相同，只是材料不同，一个为绝缘橡胶，另外一个为半导体橡胶。在本实施例中，弹簧装置3的弹簧刚度定义为0.1kN/mm，也可以根据产品的不同自行定义，电缆5的材料和型号也根据实际材料自行设置大小。

在本实施例的其中一种实施方式中，步骤S120即基于环氧接头1、弹簧装置3、应力锥6以及电缆5的结构关系和材料定义构建应力锥6仿真模型包括：

S300、半导体橡胶组件4与绝缘橡胶组件2连接构成应力锥6，应力锥6具有沿长度方向贯穿设置的通孔，电缆5插入应力锥6的通孔中且电缆5与应力锥6过盈连接，应力锥6插入环氧接头1中，弹簧装置3抵接于半导体橡胶组件4，弹簧装置3用于将应力锥6推入环氧接头1中，初始状态时，应力锥6未插入环氧接头1中。

具体的，如图2和图3所示，半导体橡胶组件4和绝缘橡胶组件2构成应力锥6，半导体橡胶组件4和绝缘橡胶组件2通过注塑成型，其接触面为弧面，应力锥6具有两个锥面，且两个锥面的角度不相同，应力锥6中间开设有沿长度方向贯穿的通过，电缆5插入通孔中且与通孔过盈连接，环氧接头11开设有设配应力锥6锥面的插孔，弹簧装置3将应力锥6往环氧接头1的插孔内推使得应力锥6与环氧接头1固定在一起，弹簧装置3推应力锥6的时候，所加的力是固定的且推动的方向是应力锥6的长度方向。每个仿真器件的结构定义好后，然后再把每个仿真器件的材料定义好，就得到应力锥6仿真模型。

在本实施例的其中一种实施方式中，步骤S110即设置应力锥6仿真模型的约束条件得到约束模型包括：

S400、对仿真器件进行网格剖分。

具体的，具体的，网格剖分是将模型或几何体分割成小的几何单元如三角形、四边形、六边形、四面体、六面体等)的过程，网格剖分可以更好地定义边界条件和加载，以便准确描述模型的约束和外部作用，在剖分的时候，每个仿真器件看成一个整体进行剖分。

S410、基于约束条件，对电缆5和环氧接头1全部约束，其中，U1＝U2＝U3＝UR1＝UR2＝UR3＝0，应力锥6与弹簧装置3普通接触对设置，半导体橡胶组件4的网格剖分与绝缘橡胶组件2的网格剖分绑定以得到约束模型。

具体的，U1、U2和U3分别代表节点在X、Y和Z轴方向上的位移，它们分别表示节点相对于初始位置在X、Y和Z轴方向上的位移量。而UR1、UR2和UR3分别代表节点绕X、Y和Z轴方向转动的角度。它们表示节点绕X、Y和Z轴方向上的转动约束条件，可以是固定约束或者自由约束。U1＝U2＝U3＝UR1＝UR2＝UR3＝0表示电缆5和环氧接头1固定不动。约束条件为仿真器件的固定关系。约束模型中包括了仿真器件的连接关系以及仿真过程中仿真器件的固定关系，固定关系包括相对固定和绝对固定，绝对固定为无论什么条件下保持不动，例如环氧接头和电缆，相对固定为可以一起移动，例如半导体橡胶组件和绝缘橡胶组件。

如图4所示，本实施例的其中一种实施方式中，步骤S150即基于接触条件，得到环氧接头1的第一接触面7和应力锥6的第二接触面8包括：

S500、基于接触条件，对应力锥6与环氧接头1进行普通接触对设置。

具体的，普通接触对设置表示应力锥6与环氧接头1只是接触，并没有其他特殊要求。

S510、设置环氧接头1与应力锥6接触的斜面为第一接触面7，应力锥6与环氧接头1接触的斜面为第二接触面8。

具体的，第一接触面7为环氧接头1的斜面，其斜面为与应力锥6接触的斜面。由于应力锥6沿长度方向有两个锥面，应力锥6插入环氧接头1的时候为其中一个锥面插入环氧接头1，而环氧接头1开设有适配于环氧接头1锥面的插孔，因此环氧接头1与应力锥6接触的面为斜面也就是第一接触面7，应力锥6与环氧接头1接触的面也为斜面也就是第二接触面8。

在本实施例的其中一种实施方式中，步骤S170即基于运行条件，实时获取第二接触面8的接触面积以及第一接触面7和第二接触面8的接触压力包括：

S600、设置实时接触压力语句以及接触面积语句。

S610、基于实时接触压力语句，实时获取接触压力。

S620、基于接触面积语句，实时获取接触面积。

具体的，在abaqus的计算输入文件中新增实时接触压力和实时接触面积的语句：*Contact Output,master＝M1,slave＝S1 CAREA,CFNM，其中M1为第一接触面7面积，S1为第二接触面8面积，用于输出实时接触压力和实时接触面积。根据仿真软件的不同，所设置的语句也可能不同。

在本实施例的其中一种实施方式中，步骤S170即基于运行条件，实时获取第二接触面8的接触面积以及第一接触面7和第二接触面8的接触压力之前包括：

S700、基于运行条件，对弹簧装置3施加预设推力。

S710、基于预设推力，推动应力锥6插入环氧接头1中。

具体的，预设推力在本实施例中设为1200N，施加预设推力后，弹簧装置3推动应力锥6插入环氧接头1中，在插入的过程中，应力锥6与环氧接头1从斜面下部开始逐渐向斜面上部相接，应力锥6与环氧接头1的接触面积不断增大直到完全插入后不变，因此接触面的压力也在不断变化最终趋向稳定。

一种应力锥表面压强获取系统，包括：

第一获取模块，用于获取仿真器件，仿真器件包括环氧接头1、弹簧装置3、半导体橡胶组件4、绝缘橡胶组件2和电缆5；

定义模块，对环氧接头1、弹簧装置3、半导体橡胶组件4、绝缘橡胶组件2和电缆5均进行材料定义，半导体橡胶组件4和绝缘橡胶组件2构成应力锥6；

构建模块，用于基于环氧接头1、弹簧装置3、应力锥6以及电缆5的结构关系和材料定义构建应力锥6仿真模型；

第一设置模块，用于设置应力锥6仿真模型的约束条件得到约束模型；

第二设置模块，用于设置应力锥6与环氧接头1的接触条件；

第二获取模块，用于基于接触条件，得到环氧接头1的第一接触面7和应力锥6的第二接触面8；

第三获取模块，用于获取运行条件；

第四获取模块，用于基于运行条件以及约束模型，实时获取第二接触面8的接触面积以及第一接触面7和第二接触面8的接触压力；

计算模块，用于基于接触压力以及接触面积，得到应力锥6表面压强。

本申请实施例还公开一种终端设备，包括存储器、处理器，存储器储存有能够在处理器上运行的计算机程序，处理器加载并执行计算机程序时，采用了一种应力锥表面压强获取方法。

其中，终端设备可以采用台式电脑、笔记本电脑或者云端服务器等计算机设备，并且，终端设备包括但不限于处理器以及存储器，例如，终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备以及总线等。

其中，处理器可以采用中央处理单元(CPU)，当然，根据实际的使用情况，也可以采用其他通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以采用微处理器或者任何常规的处理器等，本申请对此不做限制。

其中，存储器可以为终端设备的内部存储单元，例如，终端设备的硬盘或者内存，也可以为终端设备的外部存储设备，例如，终端设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(SMC)、安全数字卡(SD)或者闪存卡(FC)等，并且，存储器还可以为终端设备的内部存储单元与外部存储设备的组合，存储器用于存储计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据，存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据，本申请对此不做限制。

其中，通过本终端设备，将上述实施例中的一种应力锥表面压强获取方法存储于终端设备的存储器中，并且，被加载并执行于终端设备的处理器上，方便使用。

本申请实施例还公开一种计算机可读存储介质，并且，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器执行时，采用了上述实施例中的一种应力锥表面压强获取方法。

其中，计算机程序可以存储于计算机可读介质中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间件形式等，计算机可读介质包括能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等，需要说明的是，计算机可读介质包括但不限于上述元器件。

其中，通过本计算机可读存储介质，将上述实施例中的一种应力锥表面压强获取方法存储于计算机可读存储介质中，并且，被加载并执行于处理器上，以方便上述方法的存储及应用。

上述对本发明特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的保护范围限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上的本申请中一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本申请中一个或多个实施例旨在涵盖落入本申请的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请中一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。