基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法与流程

本发明属于计算机辅助设计与工程分析，涉及基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法。

背景技术：

1、引流线夹为电力输配电系统中用于实现导线连接与电流传导的关键部件，其性能直接关系到电力系统的安全与稳定运行。引流线夹通过螺栓紧固产生的压力将导线与线夹本体压紧，形成机械上可靠的固定和电气上低电阻的通路，其安装质量的核心指标为螺栓的安装扭矩。

2、现有技术中，引流线夹的安装扭矩通常依据制造商提供的经验推荐范围或简化的力学计算公式来确定。部分设计流程利用计算机辅助工程软件进行静态有限元分析，校核在给定安装扭矩下线夹结构产生的初始应力是否满足材料的强度要求，以避免安装过程中发生塑性变形或损坏。

3、然而，上述现有技术方案在确定安装扭矩时，主要关注安装完成瞬间的静态力学行为，存在以下局限性：

4、其一，现有方法普遍忽略了引流线夹和导线材料在长期承受恒定机械载荷与运行温升作用下发生的蠕变与应力松弛现象。这种随时间演变的材料行为会导致接触界面的压力逐渐衰减，进而引起接触电阻的增加，导致传统的基于静态力学的分析方法无法准确预测引流线夹在长期服役过程中的性能劣化趋势。

5、其二，在工程设计阶段，若试图通过全尺寸的物理仿真来全面评估不同安装扭矩下接触界面的长期演化过程，存在非线性计算资源消耗大且耗时过长的问题，难以满足工程上对安装参数进行快速迭代与寻优的需求。

6、其三，现有技术在确定安装扭矩时，往往将安装瞬间的机械安全与长期的电接触性能割裂开来，缺乏一种系统性的寻优机制来兼顾安装操作的机械可靠性与长期服役的电气稳定性，导致最终确定的安装参数难以在两者之间实现协同兼顾。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法，包括：s1、获取引流线夹的几何参数、线夹材料参数、导线材料参数以及接触界面微观形貌参数，构建含接触界面微观形貌的引流线夹-导线接触有限元模型，并由引流线夹-导线接触有限元模型和从线夹材料参数与导线材料参数中提取的蠕变本构参数生成蠕变弛豫接触演化模型。

2、s2、获取引流线夹的候选安装扭矩，将其转化为螺栓轴向预紧载荷并施加至引流线夹-导线接触有限元模型进行初始接触计算，生成初始接触压力分布和线夹结构应力场，并由线夹结构应力场提取线夹结构安全裕度。

3、s3、输入初始接触压力分布至蠕变弛豫接触演化模型进行接触压力时变迭代计算，生成接触压力时程数据。

4、s4、根据接触压力时程数据和接触界面微观形貌参数计算接触斑点面积时程与接触斑点数量时程，据此生成接触电阻时程数据，并由接触电阻时程数据和接触压力时程数据提取接触状态劣化指标。

5、s5、获取多个候选安装扭矩，对每个候选安装扭矩分别执行s2至s4，得到各候选安装扭矩对应的接触状态劣化指标和线夹结构安全裕度，由各候选安装扭矩、对应的接触状态劣化指标和对应的线夹结构安全裕度构成安装扭矩-接触状态样本集。

6、s6、构建代理模型，利用安装扭矩-接触状态样本集对代理模型进行训练，得到安装扭矩-接触状态映射模型。

7、s7、根据接触状态劣化指标和线夹结构安全裕度构建寻优目标函数和约束条件，对安装扭矩-接触状态映射模型进行寻优，输出最优安装扭矩。

8、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：（1）本发明通过获取引流线夹的几何尺寸、材料属性及接触界面微观形貌参数，构建含接触界面微观形貌的引流线夹-导线接触有限元模型，并引入蠕变本构参数生成蠕变弛豫接触演化模型。该模型能够量化计算接触界面微凸体在长期恒定载荷下的等效蠕变应变增量，进而推演接触压力与接触电阻随时间演变的时程数据，克服了传统静态力学分析无法考量长期劣化机制的缺陷，提高了对引流线夹长期服役性能预测的准确性。

9、（2）本发明通过对多个候选安装扭矩执行完整的物理仿真流程，提取对应的线夹结构安全裕度与接触状态劣化指标构建样本集，据此训练并建立安装扭矩-接触状态映射模型。采用该轻量化代理模型替代高维非线性的有限元时变迭代计算，在全局寻优过程中快速输出性能预测指标，在保证评估精度的前提下降低了计算资源消耗，提高了确定最优安装扭矩的计算效率。

10、（3）本发明在寻优过程中，提取初始接触计算获得的线夹结构安全裕度构建约束条件，确保安装操作不造成结构塑性损伤；同时提取接触电阻长期增长量与接触压力保持率构建寻优目标函数。通过全局寻优算法在可行域内搜索最优解，并结合实测试验数据对模型参数进行修正与再寻优，实现了安装瞬间机械可靠性与长期服役电气稳定性的协同优化，为引流线夹的规范化安装提供了客观的数据支撑。

1.基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法，其特征在于，所述生成蠕变弛豫接触演化模型，包括：

3.根据权利要求1所述的基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法，其特征在于，所述提取线夹结构安全裕度，包括：

4.根据权利要求1所述的基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法，其特征在于，所述生成接触压力时程数据，包括：

5.根据权利要求1所述的基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法，其特征在于，所述生成接触电阻时程数据，并由接触电阻时程数据和接触压力时程数据提取接触状态劣化指标，包括：

6.根据权利要求1所述的基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法，其特征在于，所述由各候选安装扭矩、对应的接触状态劣化指标和对应的线夹结构安全裕度构成安装扭矩-接触状态样本集，包括：

7.根据权利要求1所述的基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法，其特征在于，所述构建代理模型，利用安装扭矩-接触状态样本集对代理模型进行训练，得到安装扭矩-接触状态映射模型，包括：

8.根据权利要求1所述的基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法，其特征在于，所述输出最优安装扭矩，包括：

9.根据权利要求8所述的基于蠕变弛豫效应的引流线夹安装扭矩寻优方法，其特征在于，所述输出最优安装扭矩之后还包括：