風(fēng)荷載作用下高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)套管單耳結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及疲勞分析.pdf

1、套管單耳結(jié)構(gòu)和性能的好壞對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營的安全和可靠性將產(chǎn)生重大影響。本項(xiàng)目對(duì)接觸網(wǎng)支撐系統(tǒng)腕臂中的套管單耳結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度進(jìn)行分析和研究，幫助判斷和預(yù)測(cè)接觸網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠性，為套管單耳結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)化提供理論支持。本項(xiàng)目的研究有助于提高弓網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。
　　本文首先對(duì)弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸過程進(jìn)行仿真建模，對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)各部分結(jié)構(gòu)在弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸過程的力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行分析。采用迭代建模、非線性彈簧子程序描述吊弦在預(yù)緊力和重力共同

2、作用下的長度確定過程;采用與時(shí)間相關(guān)的瞬態(tài)分析類型以及接觸的描述來描述弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸的耦合分析。建立了包括腕臂、接觸網(wǎng)和受電弓在內(nèi)的接觸網(wǎng)系統(tǒng)和受電弓結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)接觸耦合仿真的模型描述方法。以歐標(biāo)EN50318參考模型為例對(duì)弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸過程采用有限元方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析，仿真結(jié)果與歐標(biāo)參考結(jié)果一致，驗(yàn)證了仿真方法的正確性。
　　根據(jù)GB50009-2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》獲取高鐵仿真路段接觸網(wǎng)高度處的平均風(fēng)速;采用自回歸（Auto

3、Regressive）模型和達(dá)文波特（Davenport）譜，在Matlab軟件中進(jìn)行脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程的模擬。將平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)的時(shí)程曲線進(jìn)行線性疊加，獲取了高鐵仿真路段的環(huán)境風(fēng)場(chǎng)的時(shí)程曲線，并依此得到接觸線、吊弦、承力索所受風(fēng)荷載的大小，最后將風(fēng)荷載疊加到所建立的京滬高鐵直線段與曲線段的有限元仿真分析模型中。建立包括受電弓、接觸網(wǎng)和腕臂的弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)耦合系統(tǒng)有限元分析模型，仿真模型客觀地反映弓網(wǎng)高速接觸、空氣動(dòng)力、環(huán)境風(fēng)等載荷作用下的弓網(wǎng)接觸狀

4、態(tài)變化，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果及理論計(jì)算值的誤差在規(guī)定范圍內(nèi)。仿真方法應(yīng)用于實(shí)際線路仿真可行。
　　利用高鐵實(shí)際路段仿真中得到的套管單耳動(dòng)態(tài)受力極值，在MSC.Marc軟件中根據(jù)高鐵零件技術(shù)規(guī)定進(jìn)行套管單耳的強(qiáng)度校核。根據(jù)名義應(yīng)力法，根據(jù)套管單耳結(jié)構(gòu)的幾何特征、材料疲勞屬性以及動(dòng)態(tài)接觸過程中得到的疲勞載荷信息，在MSC.Fatigue中進(jìn)行套管單耳的疲勞強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，在時(shí)速350km/h，橫向平均風(fēng)速23.66m/s的情況下