(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111429821.3 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 广西电网有限责任公司桂林供电局 地址 541000 广西壮 族自治区桂林市象山 区上海路15号桂林供电局 申请人 广西电网有限责任公司 (72)发明人 黄勇强　彭彦军　王佳琳　覃剑　 庞建有　钟来胜　 (74)专利代理 机构 广州市专 注鱼专利代理有限 公司 44456 代理人 张志鹏 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 119/04(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于有限元断路器分合闸弹簧疲劳寿 命的计算方法 (57)摘要 本申请公开了一种基于有限元断路器分合 闸弹簧疲劳寿命的计算方法， 其中方法包括： 建 立弹簧的三维模 型； 计算所述三维模 型的应力和 应变； 获取目标 弹簧相对应材料的S ‑N曲线； 根据 所述应力、 所述应变以及所述S ‑N曲线计算所述 目标弹簧的疲劳寿命。 本申请建立SF6断路器弹 簧操动机构的分闸弹簧与合闸弹簧的三维模型， 并基于三维模型计算出了弹簧整体的应力与应 变分布， 可以较好地校核弹簧的静强度， 得到最 大应力数值及其具体位置， 再根据材料的S ‑N曲 线计算出弹簧的疲劳寿命分布， 找出疲劳薄弱 点， 有利于提高弹簧设计的质量和效率。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114239344 A 2022.03.25 CN 114239344 A 1.一种基于有限元断路器分合闸弹簧 疲劳寿命的计算方法， 其特 征在于， 包括： 建立弹簧的三维模型； 计算所述 三维模型的应力和应 变； 获取目标弹簧相对应材 料的S‑N曲线； 根据所述应力、 所述应 变以及所述S ‑N曲线计算所述目标弹簧的疲劳寿命。 2.根据权利要求1所述的计算方法， 其特征在于， 所述计算所述三维模型的应力和应 变， 包括： 通过网格剖分方式计算所述 三维模型的应力和应 变。 3.根据权利要求1所述的计算方法， 其特 征在于， 所述建立弹簧的三维模型， 包括： 计算弹簧的工况 载荷； 确定预设模型约束； 根据所述工况 载荷与所述预设模型约束建立所述弹簧的三维模型。 4.根据权利要求3所述的计算方法， 其特 征在于， 所述计算弹簧的工况 载荷， 包括： 计算弹簧的刚度系数； 根据所述刚度系数计算工况 载荷。 5.根据权利要求4所述的计算方法， 其特征在于， 所述计算弹簧的刚度系数的计算公式 为： 其中， G为切变模量， d为弹簧 直径， D为弹簧中径， n 为弹簧有效 圈数。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114239344 A 2一种基于有限元断路器分合闸弹簧疲劳寿命的计算方 法 技术领域 [0001]本申请涉及高压SF6断路器弹簧操动机构评估技术领域， 特别涉及一种基于有限 元断路器分合闸弹簧 疲劳寿命的计算方法。 背景技术 [0002]随着国家经济 的飞速发展和社会的进步， 日常生产生活对电力的需求日益提高， 因此对电力系统的可靠性具有很高的要求。 断路器作为电力系统中重要的开关设备， 起着 控制和保护的作用， 既需要在正常运行下承载工作电流， 也要在故障情况下开断短路电流， 其工作性能紧密影响电网的安全稳定运行。 断路器的整体的运行可靠性不仅与其电气性能 有关， 很大程度上也取决于其操动机构的可靠性。 国际大电网会议的调查表明， 断路器的主 要故障中的45％来源于操作机构的机械故障。 断路器的操动机构有弹簧操动机构、 气动操 动机构和液压操动机构三种主要的类型， 其中弹簧操动机构利用弹簧作为动力源， 具有结 构简单、 动作可靠， 体积小， 重量轻等特点， 在电力系统中得到广泛的运用。 [0003]由于电网运行时断路器分合闸操作较为频繁， 随着操作次数的增加， 操动机构的 机械损伤不断累计， 各元件受损， 造成断路器操动机构的稳定性下降， 发生故障。 弹簧的疲 劳是操动机构的常见故障， 会导致 弹簧操动机构储能减少， 分合闸速度减慢， 同时造成到各 元件的应力不 合理分布， 从而增 加元件损伤的概 率， 危害到电网的安全稳定运行。 发明内容 [0004]本申请提供了一种基于有限元断路器分合闸弹簧疲劳寿命的计算方法， 通过建立 SF6断路器弹簧操动机构的分闸弹簧与合闸弹簧的三维模型， 并基于有限元 的计算方法计 算出弹簧整体的应力与应变分布， 可以较好地校核弹簧的静强度， 得到最大应力数值及其 具体位置， 再根据材料的S ‑N曲线计算出弹簧的疲劳寿命分布， 找出疲劳薄弱点， 有利于提 高弹簧设计的质量和效率。 [0005]本申请提供了一种基于有限元断路器分合闸弹簧 疲劳寿命的计算方法， 包括： [0006]建立弹簧的三维模型； [0007]计算所述 三维模型的应力和应 变； [0008]获取目标弹簧相对应材 料的S‑N曲线； [0009]根据所述应力、 所述应 变以及所述S ‑N曲线计算所述目标弹簧的疲劳寿命。 [0010]可选的， 所述计算所述 三维模型的应力和应 变， 包括： [0011]通过网格剖分方式计算所述 三维模型的应力和应 变。 [0012]可选的， 所述建立弹簧的三维模型， 包括： [0013]计算弹簧的工况 载荷； [0014]确定预设模型约束； [0015]根据所述工况 载荷与所述预设模型约束建立所述弹簧的三维模型。 [0016]可选的， 所述计算弹簧的工况 载荷， 包括：说　明　书 1/4 页 3 CN 114239344 A 3