引进一个反应材料性能的参数 - 自断长度 L0 更简单。
L0 = 材料强度(应力)/密度
即挂面最长能悬挂多长。
铁丝的材料的弹性模量 E = 200 GPA,拉断时的最大变形为千分之三,密度7.8。 故铁丝即使垂直悬挂,最长也就能悬挂1万米左右。再长就是生活不能承受之重了。
简单的估算,就是把电线的重量当作两根电线杆中点的集中载荷的直线模型。静力平衡。引入L0参数。
这样算出的两根电线杆最大间距比按更精确的均布载荷模型算出的要偏小,但是同一量级。
两根电线杆最大间距 L = 2*(L0*h)**0.5 (eq.1)
where
L = max span
L0 = 材料强度(应力)/密度, 所谓的自断长度
h = sag
如果用更精确的抛物线模型:
因为:T = (W/2)*[1+l**2/(4*h)**2]**0.5 (eq.2)
where
T = 电线的最少拉力
W = 电线总重
其余同上。
所以,
两根电线杆最大间距 L = 2*(2*L0*h)**0.5 (eq.3)
可见,这个L比直线模型的大根号2倍。
设 k = ratio of sag to half span = h/(L/2)
从(eq.2)可得:
k = 0.5/[(l0/0.5l)**2 - 1]**0.5 (eq.4)
可见,任何情况下:
L/2 必须小于L0。
物理意义很明确:充其量垂直悬挂,受生活不能承受之重L0限制。
可见,L的理论上限也就2万米左右,而实际上要小得多,回到(eq.3):
两根电线杆最大间距 L = 2*(2*L0*h)**0.5 (eq.3)
首先这个h最大也不可能超过电线杆的高度H,通常连1米都不到,设 h = 1 米。
而L0,拉断时是一万米左右,但实际中设计不容许超过材料的弹性变形范围,这时L0大约3000米。
因此, 两根电线杆最大间距 L = 155米。
这还是上限值,因为只考虑了电线的自重一个载荷。还有,冷缩,风载,结冰,一排麻雀在上面歇脚。。。所以,两根电线杆的实际间距只有几十米。
一家之言,仅供参考。
,把自重简单地按在水平方向上均匀垂直载荷处理,
即悬链曲线是抛物线。这些皆是相当符合实际的合理简化。
两电线杆最大间距是多少?不考虑其它因素。