本发明涉及电缆，具体而言，涉及一种聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法、装置及介质。
背景技术：
1、聚丙烯绝缘电力电缆在运行过程中会出现短时过温、过电压或者短路电流等情况，因此受导体重力影响会出现电力电缆力学性能影响下的结构变形，通过理论测试能够对电力电缆的应力应变进行快速预测和计算，但是需要很多假设条件，影响计算结果的有效性。
技术实现思路
1、鉴于此，本发明提出了一种聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法、装置及介质，旨在解决现有聚丙烯绝缘电力电缆的测量采用理论测试影响计算结果的有效性的问题。
2、一方面，本发明提出了一种聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，该方法包括：获取聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数；其中，所述聚丙烯绝缘电缆包括若干层自内之外依次设置的结构层；根据聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数，采用有限元仿真软件，进行建模和模型设置，得到聚丙烯绝缘电缆的三维仿真计算模型；对三维聚丙烯绝缘电力电缆的仿真计算模型进行力学行为的数值模拟和分析，得到电缆各结构层的应力应变定量模拟结果。
3、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，所述对三维聚丙烯绝缘电力电缆的仿真计算模型进行力学行为的数值模拟和分析包括：对三维聚丙烯绝缘电力电缆的仿真计算模型进行力学行为的数值模拟，得到电缆形变数值解；对电缆形变数值解进行分析，得到各结构层的应力应变定量结果。
4、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，所述对电缆形变数值解进行分析，得到各结构层的应力应变定量结果，具体为：根据电缆形变数值解，得到电缆数据云图，电缆数据云图用于显示不同部位的应力应变数值变化波动，以得到各结构层的应力应变定量结果；或，根据电缆形变数值解，在仿真计算模型上设置动态点，以获取动态点的应力应变数值变化，进而获取各结构层的应力应变定量结果。
5、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，所述根据聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数，采用有限元仿真软件，进行建模和模型设置，得到聚丙烯绝缘电缆的三维仿真计算模型，包括：根据聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数，采用有限元仿真软件，进行建模，得到聚丙烯绝缘电缆的三维结构模型；对聚丙烯绝缘电缆的三维结构模型进行接触面的设定、以及算法边界和初始数值的设置，并对聚丙烯绝缘电缆的三维结构模型进行网格的划分，得到聚丙烯绝缘电缆的仿真计算模型。
6、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，所述结构层为四层，分别为导体线芯、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层和外护套；在根据聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数，采用有限元仿真软件，进行建模时，在有限元仿真软件中，选用solid186实体单元建立导体线芯模型、绝缘屏蔽层模型和外护套模型，选用solid190实体壳单元建立金属屏蔽层结构层，在solsh190实体壳单元里面嵌入reinf265 增强单元，作为局部优化实体，并对reinf265 增强单元进行参数设置，以模拟金属屏蔽层中铜带缠绕形式。
7、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，所述聚丙烯绝缘电缆的三维结构模型为聚丙烯绝缘电缆的三维四分之一模型，并且，金属屏蔽舱模型和外护套模型之间嵌入光纤模型。
8、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，所述对聚丙烯绝缘电缆的三维结构模型进行接触面的设定具体为：采用conta 174 接触单元构成一对接触对，实现结构层之间的应力应变传递。
9、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，对聚丙烯绝缘电缆实体进行力学性能真型试验测试，获取聚丙烯绝缘电缆实体的最外层结构层的形变，并与电缆各结构层的应力应变定量模拟结果中最外层结构层的应力应变定量模拟结果进行比较，确定应力应变定量模拟结果的有效性；如果聚丙烯绝缘电缆实体的最外层结构层的形变与最外层结构层的应力应变定量模拟结果之间的差值大于阈值，跳转至所述获取聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数步骤，并对获取的聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数进行调整；如果差值小于或等于阈值，确定电缆各结构层的应力应变定量模拟结果作为电缆的仿真计算结果，完成仿真计算。
10、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，所述对聚丙烯绝缘电缆实体进行力学性能真型试验测试，获取聚丙烯绝缘电缆实体的最外层结构层的形变，包括：采用水平拉伸试验系统，对聚丙烯绝缘电缆实体进行力学性能真型试验测试，聚丙烯绝缘电缆实体的一端通过液压夹具固定，另一端通过法兰与液压作动器相连，通过液压作动器对聚丙烯绝缘电缆实体施加各向应力，在电缆动作端与液压作动器之间安装力传感器及位移传感器，用作测量电缆轴向变形，以获取聚丙烯绝缘电缆实体的最外层结构层的形变。
11、再一方面，本发明提出了一种聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，该装置包括：参数获取模块，用于获取聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数；其中，所述聚丙烯绝缘电缆包括若干层自内之外依次设置的结构层；建模设置模块，用于根据聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数，采用有限元仿真软件，进行建模和模型设置，得到聚丙烯绝缘电缆的三维仿真计算模型；模型分析模块，用于对三维聚丙烯绝缘电力电缆的仿真计算模型进行力学行为的数值模拟和分析，得到电缆各结构层的应力应变定量模拟结果。
12、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，所述模型分析模块包括：力学模拟子模块，用于对三维聚丙烯绝缘电力电缆的仿真计算模型进行力学行为的数值模拟，得到电缆形变数值解；数值解分析子模块，用于对电缆形变数值解进行分析，得到各结构层的应力应变定量结果。
13、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，所述对电缆形变数值解进行分析，得到各结构层的应力应变定量结果，具体为：根据电缆形变数值解，得到电缆数据云图，电缆数据云图用于显示不同部位的应力应变数值变化波动，以得到各结构层的应力应变定量结果；或，根据电缆形变数值解，在仿真计算模型上设置动态点，以获取动态点的应力应变数值变化，进而获取各结构层的应力应变定量结果。
14、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，所述建模设置模块包括：建模子模块，用于根据聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数，采用有限元仿真软件，进行建模，得到聚丙烯绝缘电缆的三维结构模型；模型分析子模块，用于对聚丙烯绝缘电缆的三维结构模型进行接触面的设定、以及算法边界和初始数值的设置，并对聚丙烯绝缘电缆的三维结构模型进行网格的划分，得到聚丙烯绝缘电缆的仿真计算模型。
15、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，所述结构层为四层，分别为导体线芯、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层和外护套；在根据聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数，采用有限元仿真软件，进行建模时，在有限元仿真软件中，选用solid186实体单元建立导体线芯模型、绝缘屏蔽层模型和外护套模型，选用solid190实体壳单元建立金属屏蔽层结构层，在solsh190实体壳单元里面嵌入reinf265 增强单元，作为局部优化实体，并对reinf265 增强单元进行参数设置，以模拟金属屏蔽层中铜带缠绕形式。
16、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，所述聚丙烯绝缘电缆的三维结构模型为聚丙烯绝缘电缆的三维四分之一模型，并且，金属屏蔽舱模型和外护套模型之间嵌入光纤模型。
17、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，所述对聚丙烯绝缘电缆的三维结构模型进行接触面的设定具体为：采用conta 174 接触单元构成一对接触对，实现结构层之间的应力应变传递。
18、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，结果校核模块，用于对聚丙烯绝缘电缆实体进行力学性能真型试验测试，获取聚丙烯绝缘电缆实体的最外层结构层的形变，并与电缆各结构层的应力应变定量模拟结果中最外层结构层的应力应变定量模拟结果进行比较，确定应力应变定量模拟结果的有效性；如果聚丙烯绝缘电缆实体的最外层结构层的形变与最外层结构层的应力应变定量模拟结果之间的差值大于阈值，跳转至所述参数获取模块中，并对获取的聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数进行调整；如果差值小于或等于阈值，确定电缆各结构层的应力应变定量模拟结果作为电缆的仿真计算结果，完成仿真计算。
19、进一步地，上述聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，所述对聚丙烯绝缘电缆实体进行力学性能真型试验测试，获取聚丙烯绝缘电缆实体的最外层结构层的形变，包括：采用水平拉伸试验系统，对聚丙烯绝缘电缆实体进行力学性能真型试验测试，聚丙烯绝缘电缆实体的一端通过液压夹具固定，另一端通过法兰与液压作动器相连，通过液压作动器对聚丙烯绝缘电缆实体施加各向应力，在电缆动作端与液压作动器之间安装力传感器及位移传感器，用作测量电缆轴向变形，以获取聚丙烯绝缘电缆实体的最外层结构层的形变。
20、又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。
21、又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。
22、本发明提供的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法、装置及介质，根据聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数，构建聚丙烯绝缘电缆的三维仿真计算模型；并通过聚丙烯绝缘电缆的三维仿真计算模型进行力学行为的数值模拟和分析，得到电缆各结构层的应力应变定量模拟结果，有效验证各单元的受力和形变过程，有利于对电力电缆的应力应变进行快速预测和计算，同时能够对电缆内部进行有效的观察和测量，能够显著提升电力电缆的结构和材料选型问题，能够支撑聚丙烯电缆结构设计，具有显著的提升作用，解决了现有聚丙烯绝缘电力电缆的测量采用理论测试影响计算结果有效性的问题。
1.一种聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，其特征在于，所述对三维聚丙烯绝缘电力电缆的仿真计算模型进行力学行为的数值模拟和分析包括：
3.根据权利要求2所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，其特征在于，所述对电缆形变数值解进行分析，得到各结构层的应力应变定量结果，具体为：
4.根据权利要求1至3任一项所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，其特征在于，所述根据聚丙烯绝缘电缆的初始性能参数，采用有限元仿真软件，进行建模和模型设置，得到聚丙烯绝缘电缆的三维仿真计算模型，包括：
5.根据权利要求4所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，其特征在于，
7.根据权利要求4所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，其特征在于，
8.根据权利要求1至3任一项所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求8所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算方法，其特征在于，所述对聚丙烯绝缘电缆实体进行力学性能真型试验测试，获取聚丙烯绝缘电缆实体的最外层结构层的形变，包括：
10.一种聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，其特征在于，包括：
11.根据权利要求10所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，其特征在于， 所述模型分析模块包括：
12.根据权利要求11所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，其特征在于，所述对电缆形变数值解进行分析，得到各结构层的应力应变定量结果，具体为：
13.根据权利要求10至12任一项所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，其特征在于，所述建模设置模块包括：
14.根据权利要求13所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，其特征在于，
15.根据权利要求14所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，其特征在于，
16.根据权利要求13所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，其特征在于，
17.根据权利要求1至3任一项所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，其特征在于，还包括：
18.根据权利要求17所述的聚丙烯绝缘电缆的仿真计算装置，其特征在于，所述对聚丙烯绝缘电缆实体进行力学性能真型试验测试，获取聚丙烯绝缘电缆实体的最外层结构层的形变，包括：
19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如权利要求1至9任一项所述的方法。
20.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
