柔性悬挂接触网的静态找形分析

论文摘要

本文使用ANSYS软件,编制柔性悬挂接触网的程序,实现了接触网系统的参数化输入和静态找形计算。所谓接触网的静态找形,就是要确定在给定支撑边界条件下的满足接触网要求的曲线形状-预应力状态这一综合系统的最佳组合,简而言之,就是确定在考虑自重的情况下将接触网悬到设计高度。首先确定接触网系统的计算模型,推导了接触网的静态平衡方程,阐述了与模型相关的各个部分应有的技术原理。针对软件的功能要求,基于ANSYS软件,采用标量参数、数组参数及循环语句,实现了接触网系统的参数化建模;考虑到接触网为柔性悬挂结构,具有计算非线性的特点,在接触网找形过程中,打开相应的非线性分析选项,施加重力求其变形,将分析所得到的位移加到有限元模型的节点上,提取更新后接触线上的坐标,计算其与导高的差值,利用差值缩短吊弦长度,抬高接触线。循环前面过程,不断抬升接触线,最终实现接触网的高精度悬挂。最后通过具体的算例对编制的软件进行验证,分别进行了简单链型悬挂和弹性链型悬挂接触网的静态找形,计算了吊弦长度,在找形实现的基础上求解接触网的静态弹性,初步判断接触网的受流质量,并提出了保证接触网高精度悬挂和改善接触网静态弹性的重要措施。通过算例验证,该程序实现了接触网的参数化输入,实现了接触网的高精度悬挂和吊弦的精确计算,可用于指导吊弦的计算、安装与接触网的架设。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 接触网的结构介绍
• 1.2.1 接触网的组成部分
• 1.2.2 接触网的工作状态和悬挂要求
• 1.2.3 接触悬挂的类型
• 1.3 接触网的国内外研究现状
• 1.4 接触网吊弦长度的研究现状
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 柔性悬挂接触网的计算模型及计算原理
• 2.1 柔性悬挂接触网计算模型的选择
• 2.2 柔性悬挂接触网的静态平衡微分方程
• 2.2.1 索的节点位移法的基本方程
• 2.2.2 柔性悬挂接触网的静态平衡方程
• 2.3 几何非线性有限元基本理论
• 2.4 非线性方程组的解法
• 2.4.1 直接迭代法
• 2.4.2 牛顿法和修正的牛顿法
• 2.4.3 拟Newton法
• 2.4.4 荷载增量法
• 第三章 柔性悬挂接触网找形计算软件的研制
• 3.1 计算软件的编制环境
• 3.2 计算软件的功能要求
• 3.3 ANSYS中非线性分析的特殊性
• 3.4 简单链型悬挂接触网计算软件的编制思路
• 3.4.1 简单链型悬挂接触网的静态找形过程
• 3.4.2 简单链型悬挂接触网的单元选择
• 3.4.3 简单链型悬挂接触网的参数设置
• 3.4.4 简单链型悬挂接触网静态找形的关键环节
• 3.5 简单链型悬挂接触网的程序框图
• 3.6 弹性链型悬挂接触网软件的编制思路
• 3.6.1 弹性链型悬挂接触网的模型简化和单元选择
• 3.6.2 弹性链型悬挂接触网的参数设置
• 3.6.3 弹性链型悬挂接触网找形的过程
• 3.6.4 弹性链型悬挂接触网找形的关键环节
• 第四章 柔性悬挂接触网的静态找形分析算例
• 4.1 简单链型悬挂接触网的静态找形分析算例
• 4.1.1 简单链型悬挂接触网的计算参数
• 4.1.2 单跨接触网的静态找形分析算例
• 4.1.3 三跨接触网的静态找形分析算例
• 4.1.4 整个锚段接触网的静态找形分析算例
• 4.2 弹性链型悬挂接触网静态找形分析算例
• 4.3 接触悬挂的误差分析
• 第五章 柔性悬挂接触网的静态特性计算
• 5.1 接触网的受流质量静态评价指标
• 5.2 接触网的波动
• 5.3 简单链型悬挂接触网的静态特性计算
• 5.3.1 单跨接触网的静态特性计算
• 5.3.2 三跨接触网的静态特性计算
• 5.3.3 整个锚段的接触网的静态特性计算
• 5.4 弹性链型悬挂接触网的静态特性计算
• 5.5 柔性悬挂接触网的弹性改善措施
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 课题的进一步研究方向
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢