海底电缆抗拉性能数值分析

陈大勇， 张慧甍， 董小松， 刘志杰，2

（1.中航宝胜海洋工程电缆有限公司，江苏 扬州225101；2.中国海洋大学工程学院，山东 青岛266100）

0 引 言

海底电缆（简称海缆）承担着岛屿与岛屿，岛屿与内陆之间电力输送的重要任务，同时也是世界公认的技术要求高、复杂程度大的工程之一［1］。随着海缆市场需求的剧增以及电缆技术的不断革新，海缆的电压等级已从中压、高压发展到500 kV超高压领域。近年来，国家对海上风电项目的扶持力度不断加强，使得海缆的研发和制造进入了蓬勃发展的阶段，但由于海洋环境比较复杂，海缆的工作环境较特殊，要求海缆不仅要满足正常电力输送，而且还要保证自身有足够的机械性能。海缆的结构复杂，其试验过程中受多方面因素的影响，实际操作困难且周期较长［2］。肖月霞等［3］对海底电缆进行拉伸试验，并对试验过程中的一些问题进行探讨。随着计算机技术的飞速发展，数值仿真计算被广泛应用于工程领域。张旭［4］基于ANSYS建立双层铠装海缆仿真计算模型，获得了较为详细的应变、位移的数据；林晓波［5］建立光电复合电缆有限元模型，研究电缆在扭转载荷的作用下，导体和光纤单元的力学性能。

上述研究多集中于对海缆某一结构单元的力学分析，对海缆各结构层力学承载比例研究的比较少。本工作对海缆结构进行简化建模，采用ABAQUS软件进行有限元数值计算，分析考察了不同拉力工况下海缆各层结构承载比例，着重分析铠装钢丝力学性能，分析结果可为海缆结构的设计和优化提供参考依据。……