高速铁路接触网弹性吊索失效机理分析

随着高铁列车运行速度的不断提升和开行数量的增加,高速铁路接触网弹性吊索的服役环境变得更加复杂、恶劣,进而导致其在服役过程中易于发生疲劳断裂。基于高速铁路接触网弹性吊索的服役工况,结合失效分析和动力学仿真,对弹性吊索进行失效机理分析。首先采用扫描电子显微镜(SEM)表征吊索断口处的微观组织形貌,并通过能谱(EDS)对断口处的成分进行分析,系统研究吊索的断裂机制;然后基于动力学理论构建“车-弓-网”空气动力学模型和弓网刚柔耦合多体动力学模型,采用流-固耦合方法,实现气动与多体动力学的耦合;最后结合吊索服役工况,对明线与隧道,以及隧道内不同张力条件下弹性吊索振动及受力的影响进行仿真模拟。结果表明:线夹紧固时引起弹性吊索的横向压痕,在弓网振动引起的疲劳交变应力作用下导致弹性吊索发生弯曲疲劳断裂,含有S、Cl离子的大气腐蚀环境加速了断裂进程。隧道内受电弓气动抬升力的变化,导致弹性吊索的动态张力、振幅、弯折角度大幅增大,是造成隧道内弹性吊索过早疲劳失效的根本原因;同时张力的松弛导致振幅增大也进一步缩短了弹性吊索的寿命。建议优化弹性吊索与线夹的连接方式,降低连接时的弯曲应力,从而提高弹性吊索的使用寿命。

基于CATMOS仿真的高等级铁路接触悬挂性能比较

为研究高等级铁路不同接触悬挂类型的性能优势,选取不同接触悬挂类型与不同速度等级的弹性链悬挂和简单链型悬挂接触网系统相匹配,建立CATMOS环境下的有限元模型,对不同系统的弓网动态性能进行比较和分析,研究表明：速度等级为200-250 km/h时,弹性链型悬挂较优;速度等级为300-350 km/h时,综合考虑简单链型悬挂与弹性链型悬挂运行参数指标基本一致。

基于不同速度等级的铁路接触网链形悬挂仿真研究

【目的】研究不同速度等级下铁路接触网链形悬挂类型和参数对弓网运行状态的影响。【方法】采用有限元仿真法来建立不同速度等级下铁路接触网链形悬挂弓网动态仿真模型。选取不同速度等级与不同接触悬挂类型的弹性链悬挂和简单链形悬挂接触网系统,建立基于有限元的弓网动态仿真模型,对弓网动态性能进行比较分析。【结果】仿真性能研究结果表明:简单链形悬挂适用于速度为200 km/h的电气化铁路。当速度为300 km/h时,弹性链形悬挂接触力的变化更加平顺,且波动幅度更小,综合性能要优于简单链形悬挂。【结论】不同速度等级下,接触网链形悬挂类型和参数对弓网运行状态有较大影响。

四种不同形式的弹性悬索静力解答

首先回顾了悬索静力分析的研究历史,收集整理了国际上常用的不同坐标系下的两种解答及国内近年来推导的不同坐标系下的两种解答.通过同种坐标下国内、外解答的一致性和不同坐标系下国际上流行的两种解答一致性的证明,表明该四种解答是一致的.建议使用竖坐标轴正方向向上的解答,用国际上的相应解答建立悬索分析的有限元方法,用本文作者推导的解答进行索的设计与计算.

悬索桥结构分析中索鞍的精确模拟

为在悬索桥结构分析中精确模拟索鞍,建立了索段一端固定于鞍座上的两节点“左鞍座单元”和“右鞍座单元”,以及索段中一点固定于鞍座上的三节点“鞍座单元”,此固定点为新单元的一个节点。它们通过自动调整索与鞍座的切点而处于平衡状态,从而简化了计算。单元算法的推导基于有限元分析的基本原理和弹性悬链线的精确解,并利用了处于平衡状态时索与鞍座之间的内力关系。新单元可以考虑鞍座重量的影响,鞍槽纵向曲线可为复合圆曲线。新单元可以同常规单元一样直接用于索结构的有限元分析,设计的算例验证了其正确性,工程算例显示了其在悬索桥结构分析中的应用。

具有滑移式散索鞍的悬索桥主缆架设分析

为分析悬索桥的主缆架设,首先建立了滑移式索鞍纵向复合圆曲线的数学描述方法,进而利用弹性悬链线的精确解,建立了两索鞍间索跨的分析方法,并用于确定由成桥几何控制参数确定的悬索桥成桥状态,随后通过移动鞍座寻找平衡位置,可得到空载时索鞍预偏量、各跨垂度、索股张力和索夹位置等重要参数。这种解析迭代法可以考虑散索鞍重量的影响,以及主梁的架设对索鞍支承面的弹性压缩。算例表明本文所建立的方法是正确的。工程算例还表明具有不同纵向曲线的索鞍对悬索桥结构的整体静力分析结果影响甚微,且忽略散索鞍的重量将使架设时锚跨侧索股的张拉力偏大。

悬索桥结构分析中的索-鞍座单元

为在悬索桥结构的有限元分析中真实、简洁、高效地模拟索鞍,本文建立了一类新的单元。新单元包括索段的一端固定在与其接触部分为单一半径圆弧的索鞍上,另一端分别位于索鞍两侧的两节点“左索-鞍座单元”和“右索-鞍座单元”,以及索段两端点分别位于索鞍两侧,中间一点固定于鞍座上的三节点“索-鞍座单元”,后者的鞍槽可为两不同半径圆弧的组合。根据要求的成桥状态几何参数确定结构的无应力状态时,可利用前二者进行悬索桥的单跨分析。新单元通过自动调整索与鞍座的脱离点而处于平衡状态,从而简化了计算。单元算法的推导基于有限元分析的基本原理和弹性悬链线的精确解,并利用了处于平衡状态时索与鞍座之间的内力关系。新单元可象常规单元一样直接用于成桥状态或施工过程中悬索桥结构的有限元分析。设计的算例验证了新单元的正确性,并举例说明了新单元在悬索桥结构分析中的应用。

刚性接触网悬吊结构的等效模型

结合参考文献中的模型做了进一步的推导,提出相对完善的悬吊结构等效模型,分析了影响等效模型参数的因素及等效模型刚度对弓网动态接触压力的影响。提出确定汇流排绝缘子弹性模量的方法,以改善刚性接触网的弹性,提高受流质量。

简单链形接触网的静态仿真

基于有限元理论,使用ANSYS有限元软件建立简单链形悬挂接触网的静态模型,分别采用分模法和负驰度法对模型进行计算对比,得到接触网的静态弹性,两种方法的仿真计算结果十分接近,均具有可行性。通过计算分析接触网张力和承力索张力对接触网静态弹性的影响结果表明,随着接触线和承力索张力的增大,接触网的弹性不均匀系数变小,更有利于高速列车的稳定受流。

城市轨道交通刚性接触网及装备关键技术研究

通过对城市轨道交通既有刚性接触网供电系统存在问题的分析,提出影响了城市轨道交通刚性接触网提速的原因,并对满足运营速度大于120 km/h的中高速接触悬挂系统关键产品,即弹性定位线夹、刚性接触网系统的新悬挂形式以及锚段关节结构形式优化设计进行了论述。