Email this article 
Модель статического разрушения медного проводника при токовой перегрузке
- Authors: Недобитков А.И.1, Абдеев Б.М.1
-
Affiliations:
- Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева
- Issue: No 1 (2024)
- Pages: 117-128
- Section: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕХАНИКА. ДИАГНОСТИКА ИСПЫТАНИЯ
- URL: https://journals.rcsi.science/0235-7119/article/view/262559
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0235711924010134
- EDN: https://elibrary.ru/SMLBYY
- ID: 262559
Cite item
Open Access
Access granted
Abstract
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.
Full Text
About the authors
А. И. Недобитков
Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева
Author for correspondence.
Email: a.nedobitkov@mail.ru
Kazakhstan, Усть-Каменогорск
Б. М. Абдеев
Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева
Email: a.nedobitkov@mail.ru
Kazakhstan, Усть-Каменогорск
References
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- Финкель В. М., Головин Ю. А., Слетков A. A. О возможности торможения быстрых трещин импульсами тока // ДАН СССР. 1976. Т. 227. № 4. С. 848.
- 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.
- Емельянов О. А. Локальное разрушение тонких металлических пленок при электродинамических нагрузках // Журнал технической физики. 2008. Т. 78. № 7. С. 48.
- 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
- Лукаш П. А. Основы нелинейной строительной механики М.: Стройиздат, 1978. 204 с.
- 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
- 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
- Тимошенко С. П., Гере Дж. Механика материалов: Пер. с англ. 2-е изд. СПб.: Лань, 2002. 672 с.
- Биргер И. А., Мавлютов Р. Р. Сопротивление материалов: учебное пособие. М.: Наука, 1986. 560 с.
- Филин А. П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Сопротивление материалов с элементами теории сплошных сред и строительной механики. М.: Наука, 1975. 832 с.
- 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.
- Попов Е. П. Теория и расчет гибких упругих стержней. М.: Наука, 1986. 296 с.
- Феодосьев В. И. Сопротивление материалов М.: Наука, 1974. 500 с.
- Николаев А. К., Костин С. А. Медь и жаропрочные медные сплавы. М.: ДПК Пресс, 2012.
- 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.
- 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.
- Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправл. М.: Наука, 1986. 544 с.
- Смолянский М. Л. Таблицы неопределенных интегралов. М.: Наука, 1965. 112 с.
- Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы шестого и седьмого изданий с изменениями и дополнениями. Новосибирск: Норматика, 2018. 462 с.
- 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.
- 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
- 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
Supplementary files
Supplementary Files
Action
1.
JATS XML
2.
Fig. 1. Formation of a crack in a copper conductor under the influence of current overload: (a) – initial stage, magnification ×330; (b) – crack development, magnification ×430; (c) – final phase, destruction of the conductor, magnification ×65.
Download (157KB)
3.
Fig. 2. Calculation scheme of a section of a rod curved by a bending moment M.
Download (257KB)
4.
Fig. 3. General view of the stress-strain diagrams presented by analytical expressions (1), (4); 1 – in the solution [10] modeling strength; 2 – for the model of fracture of a bent copper conductor; 3 – common tangent at angle β.
Download (203KB)
5.
Fig. 4. Limit diagrams of internal force factors in the plane of the cross-section of a copper wire.
Download (218KB)
6.
Fig. 5. Initial stage of the destruction process in the ultimate stress-strain state of pure bending with moment Mmax: 1 – crack of minimum length ltr; 2 – most dangerous point.
Download (139KB)
