接触网非线性振动特性及抗风稳定性研究

论文摘要

我国近几年大风引发弓网故障频发,’主要是大风引起接触网偏移,影响机车正常受流或引起受电弓刮弓等,更甚者将接触网上部支持装置吹翻,大风已成为引起电气化铁路接触网故障的重要因素,所以对接触网结构防风稳定性的研究迫在眉睫。本论文以我国新疆铁路地区某处的接触网结构为研究对象,基于大型通用有限元分析软件ANSYS对接触网结构参数化建模并进行风振响应分析和模态响应分析,分析比较不同跨距、结构高度、吊弦数和导线高度等结构参数对接触网结构稳定性的影响。通过分析跨距、结构高度、吊弦数和导线高度四个结构参数的变化对接触网系统模态响应的影响,得出以下结论：结构高度的增加对接触网模态的影响比较小；跨距越小,接触网模态频率越大。吊弦数和导线高度对接触网结构模态影响很小,考虑其经济性,吊弦数一般采用8个,导线高度可根据实际需要来确定。研究接触网结构失稳的机理和特性,从结构刚度与稳定性方面分析跨距、结构高度和吊弦数三个参数变化对接触网结构稳定性的影响进行了屈曲分析,并分析接触网风振时程响应。分析结果显示,结构高度和跨距对接触网承载能力影响较大,高度和跨距越小,静态稳定性能越好。考虑结构刚度和经济性,吊弦数取8个最为适宜。在接触网系统防风可靠性研究的成果上,用Visual Basic软件实现了计算机计算接触网结构的应力或位移值和系统的可靠度,研究接触网系统适应性、可用性及可靠性。通过分析总结出接触网结构失稳的规律和特性,为进一步研究接触网的稳定性和可靠性提供了依据和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源和立项背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 立项背景
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 接触网结构及有限元模型建立
• 2.1 接触网结构
• 2.1.1 接触网悬挂类型
• 2.1.2 关键组成部分
• 2.2 接触网结构有限元模型的建立
• 2.2.1 ANSYS有限元分析软件及其二次开发
• 2.2.2 接触网模型简化
• 2.2.3 模型单元选择
• 2.2.4 接触网材料属性
• 2.2.5 结构非线性
• 2.2.6 边界条件
• 2.2.7 接触网结构参数化建模
• 2.3 接触网风载荷的施加
• 2.4 本章小结
• 第3章 接触网结构模态响应分析
• 3.1 模态分析理论
• 3.1.1 模态分析及应用
• 3.1.2 多自由度系统的模态分析
• 3.1.3 ANSYS模态分析方法
• 3.2 接触网结构的振动特性
• 3.2.1 接触网结构的振动方程
• 3.2.2 接触网结构的固有频率
• 3.3 接触网结构参数对其模态的影响
• 3.3.1 结构高度对接触网模态的影响分析
• 3.3.2 跨距对接触网模态的影响分析
• 3.3.3 吊弦数对接触网模态的影响分析
• 3.3.4 导线高度变化对接触网模态的影响分析
• 3.4 模态分析结论
• 第4章 接触网结构风振响应分析
• 4.1 接触网结构失稳研究
• 4.1.1 结构失稳机理
• 4.1.2 接触网结构屈曲判别准则
• 4.1.3 结构屈曲分析
• 4.2 接触网结构特征值屈曲分析
• 4.3 接触网结构非线性屈曲分析
• 4.3.1 结构高度对接触网稳定性的影响
• 4.3.2 跨距对接触网稳定性的影响
• 4.3.3 吊弦数对接触网稳定性的影响
• 4.3.4 接触网稳定性结论
• 4.4 接触网结构瞬态动力分析
• 4.4.1 瞬态动力分析过程
• 4.4.2 接触网结构风振响应时程分析
• 第5章 防风可靠性软件设计
• 5.1 可靠性软件需求说明
• 5.1.1 开发意图
• 5.1.2 应用目标
• 5.1.3 主要功能模块
• 5.2 软件设计流程图
• 5.3 软件界面与功能
• 5.3.1 Visual Basic与外部程序的调用
• 5.3.2 结构风振响应及动态可靠性模块界面
• 5.3.3 接触网外部风场分析模块
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况