刚性悬挂接触网弓-网耦合动态仿真研究

摘要

刚性悬挂接触网具有结构紧凑、可靠性高、受流条件好等独特优势，成为低净空隧道和地下铁道的首选形式。为满足机车高速运行的需要，本文用有限元软件ANSYS对刚性悬挂接触网进行了动态仿真分析。 在对国内外学者对弓-网耦合模拟方法的总结、比较基础上，首次用ANSYS中的“接触”功能来实现弓网耦合，它能更好反应受电弓离线以后弓、网各自的振动特性。对于受电弓沿接触线滑移的模拟，有的学者采用ANSYS生死单元技术，此方法无法考虑受电弓速度、位移的连续性和传递性；本文采用对受电弓各节点施加水平向速度的方法。与前者相比，该方法更接近实际，结果更准确。 首先分别建立了悬挂结构、汇流排及接触线的简化模型，分析了接触网的静态特性和动力特性。其次通过在受电弓、接触线间建立“接触对”，建立了刚性悬挂接触网弓网耦合模型。对模型进行接触非线性瞬态动力分析，得到接触压力及滑板竖向位移随列车水平移动距离的变化曲线。采用ANSYS重启动方法考虑受电弓铰转动引起的干摩擦。分析过程中采用参数化建模。改变输入参数，研究了接触网跨距、接触网坡度、车速、悬挂机构等效刚度、弓网接触刚度、受电弓各参数及轨道不平顺对受流质量的影响。并用蒙特卡罗技术对模型进行PDS概率分析，分析了接触压力对接触刚度和受电弓各参数的敏感性。最后，分析了汇流排接头对接触网动力特性及不同速度时的接触力的影响，研究了当锚段两端悬臂时，汇流排终端锚段关节处接触力和弓头位移随距离的变化曲线。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1刚性悬挂接触网简介

1.1.1引言

1.1.2刚性悬挂的优势

1.1.3刚性悬挂的发展概况

1.1.4刚性悬挂的发展趋势

1.2国内外研究现状

1.2.1弓网系统的仿真方法

1.2.2弓网耦合的实现方法

1.2.3弓沿线移动的实现方法

1.3研究目的及创新点

1.4主要研究内容

第二章接触网静、动态特性

2.1计算模型

2.1.1悬挂结构简化模型

2.1.2汇流排及接触线简化模型

2.1.3接触网模型

2.2接触网静态特性

2.3接触网动力特性

第三章弓网耦合振动

3.1非线性理论

3.2动力有限元法

3.2.1动力有限元法概述

3.2.2动力平衡方程的建立

3.2.3动力平衡方程的求解

3.3弓网耦合

3.3.1受电弓简化模型

3.3.2弓网“接触对”

3.3.3弓网耦合模型

3.4 ANSYS的技术特点

3.4.1瞬态动力分析

3.4.2重启动分析

3.4.3接触分析

3.5耦合振动分析

第四章弓网耦合结果分析

4.1动态受流评价指标

4.1.1动态接触力

4.1.2受电弓滑板振幅

4.1.3受电弓离线

4.2仿真结果分析

4.2.1接触网跨距

4.2.2接触网坡度

4.2.3车速

4.2.4悬挂结构刚度

4.2.5弓网接触刚度

4.2.6弓头悬挂阻尼

4.2.7弓头质量

4.2.8受电弓干摩擦

4.2.9轨道不平顺

4.2.10隧道不均匀沉降

4.3概率设计

第五章汇流排接头及锚段关节的影响

5.1汇流排接头

5.2锚段关节

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢