四跨绝缘锚段关节风振响应影响分析

论文摘要

随着电气化铁路运营范围的不断扩大和列车速度的提高,同时也大大提高了对接触网可靠性的要求。接触网体系兼有高柔性、大跨度等特点,并且具有很强的非线性,对风荷载非常敏感。由于南疆线、兰新线穿越国内众多强风地区,由风载所致的损坏是接触网体系经常发生破坏的形式之一。而锚段关节作为电力机车受电弓在相邻锚段间受流的过渡区,一旦出现故障将导致列车停驶,严重影响着接触网体系的安全可靠性。因此其安全问题已经成为兰新线铁路电气化改造的难点之一本论文以新疆铁路强风地区某段接触网的四跨绝缘锚段关节为研究对象,利用通用大型有限元分析软件ANSYS强大的非线性处理能力和APDL命令流语言,综合考虑锚段关节结构特点和零部件材料特性,引入了双线性随动强化模型,建立了包括悬挂结构、支持结构和支柱等完整的锚段关节有限元计算模型。在此基础上,采用非线性瞬态分析法,主要分析了在不同平均风速的脉动风载荷下,悬挂结构参数对锚段关节防风性的影响。并与传统的风载荷计算方法（以平均风作为载荷的静态计算）进行了对比分析,为接触网体系风载荷的设计提供了一定的参考。同时还利用ANSYS的大变形预应力的模态分析,针对悬挂结构参数对锚段关节振动特性（自然频率和振型）的影响做了一定的研究。在锚段关节零部件可靠性方面,本文用ANSYS软件计算出结构在不同工况下的应力分布,在运用应力-强度干涉理论的基础上引入了模糊数学的相关理论和方法,找出了适合锚段关节零部件可靠度计算的隶属函数,然后利用数值计算软件MATLAB,对锚段关节的定位器进行了可靠度计算。并与常规可靠度计算进行了对比分析。还对不同隶属函数对定位器模糊可靠度计算的影响做了研究,以及同一种隶属函数但取不同阀值时对锚段关节零部件模糊可靠度计算的影响进行了分析。使得常规的可靠度计算模型得到了一定的改进。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 项目来源
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 接触网风振响应国内外研究现状
• 1.2.2 防风可靠性国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及方法
• 第2章 锚段关节结构及有限元模型的建立
• 2.1 四跨绝缘锚段关节平面布局
• 2.2 四跨绝缘锚段关节的组成结构
• 2.2.1 接触悬挂类型
• 2.2.2 支柱及定位装置
• 2.3 有限元模型的建立
• 2.3.1 ANSYS参数化建模
• 2.3.2 结构材料属性及非线性处理
• 2.3.3 悬挂结构单元选取与APDL参数化建模
• 2.3.4 支撑结构单元选取与APDL参数化建模
• 2.4 边界条件设定
• 2.5 总结
• 第3章 接触网锚段关节防风性分析
• 3.1 引言
• 3.2 动力学分析理论
• 3.2.1 瞬态动力学微分方程
• 3.2.2 几何非线性
• 3.2.3 几何非线性类型
• 3.3 风载荷计算与施加
• 3.4 线索张力对锚段关节的防风性影响分析
• 3.4.1 静态计算与瞬态计算比较分析
• 3.4.2 接触线初始张力的影响
• 3.4.3 承力索初始张力的影响
• 3.5 线索结构参数对锚段关节的防风性影响分析
• 3.5.1 接触线结构参数的影响
• 3.5.2 承力索结构参数的影响
• 3.5.3 综合参数对锚段关节的防风性影响分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 接触网锚段关节振动分析
• 4.1 模态分析理论
• 4.1.1 微分方程的建立
• 4.1.2 模态计算方法
• 4.2 结构参数对接触网振动响应的影响
• 4.2.1 线索初始张力对锚段关节振动特性的影响
• 4.2.2 线索结构参数对锚段关节振动特性的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 锚段关节零部件可靠性研究
• 5.1 可靠性理论
• 5.1.1 应力-强度干涉模型
• 5.1.2 锚段关节零部件广义应力与广义强度
• 5.2 锚段关节零部件可靠度计算方法
• 5.2.1 常规可靠度计算方法
• 5.2.2 模糊可靠度计算方法
• 5.3 基于MATLAB零部件可靠度算例
• 5.3.1 强度-应力密度函数分布及相关参数
• 5.3.2 不同可靠度计算比较分析
• 5.3.3 阀值对锚段关节零部件模糊可靠度影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文