基于Ansys的受电弓∕接触网动力学仿真中接触网的建模研究.pdf

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1、第26卷第3期机电产品开崖与刨新V01．26，No．3竺Q!曼兰曼旦旦!!!!!!竺竺!垒!!!竺!竺!竺竺竺竺!兰!!苎兰!竺!!兰!!型!!竺竺型：!呈Q!璺文章编号：1002—6673(2013)03—112—03基于Ansys的受电弓／接触网动力学仿真中接触网的建模研究唐相营，王月明，李亮(西南交通大学机车车辆系，四川成都610031)摘要：论文研究了弓网接触仿真中对接触网的仿真建模现状。总结了主要的建模方法和建模假设。根据这些方法和假设，运用Ansys有限软件，针对某型接触网建立二维梁单元模

2、型和三维实体单元模型，分析其静态力学特性。从而确定接触网的建模方法和建模假设的合理性。关键词：接触网建模；Ansys；静态分析中图分类号：即317文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2013．03．046AnalysisofCatenaryModelingMethodintheCatenary／PatographDynamicAnalyseBasedonAnsysTANGXiang-Ying，WANGYue-Ming，LILiangfDepartmentofRoll

3、ingStockandLocomodve，SouthwestJiaotongUniverSity，ChengduSichuan610031，China)Abstract：Theresearchstatusofthecatenarymodelingisstudiedinthispapertogetthemodelingmethodsandassumpdom．Accordingtothegottenmemo&andassumpfons．a2Danda3Dcatenarymodelisbuilt、】l，it

4、htheAnsyssoftwareforonekindofcatenary．Viathestaticanalysisofthetwomodels，themethodsandassumptionsarebeestimated．Keywords：modelingofcatenary；Ansyssoftware；staficanalysis0引言在对受电弓／接触网进行动力学研究的仿真分析中，接触网模型主要考虑承力索、接触线和吊弦三种部件以及支撑装置和限位点几个部分的模型。接触网建模从最初的变刚度模型到后来的

5、张力弦模型和集中质量模型，以至欧拉梁模型和与频率有关的有限元模型等，模型越来越复杂。而随着有限元方法的发展，将接触网的有限元模型用于弓网接触的动力学研究的技术也越来越成熟。本文主要针对接触网的仿真建模进行研究。1接触网仿真建模的现状运用有限元理论和数值分析方法张卫华等和吴天行等都运用自编程方法对接触网的模型进行过分析。运用计算机语言编写接触网有限元模型的刚度矩阵，编写方程进行计算。张卫华，沈志云【11和美国的T．Vinayagalingamgl等对接触网的有限元模型进行的一些假设得到了后来学者的一致认

6、同。其模型中都采用固定锚段，将3跨、5跨或者修稿日期：2013—03—06作者简介：唐相营(1988-)，男，山东临沂人，硕士研究生。研究方向：受电弓／接触网动力学特性的仿真研究；王月明(1960一)，男，教授，西南交通大学机车车辆系副主任。1127跨视为一个锚段，将承力索和接触线都假设为张力均匀不变的连续体。而吊弦和支撑装置以及限位器都考虑成具有一定刚度悬吊系统。对接触线和承力索的端部约束都假设为固定铰接。文献中的模型的固定方式和悬挂方式成为后来接触网动力学仿真的共识．几乎所有的接触网仿真分析都用的

7、如图1(a)所示的边界条件。最先用有限元软件进行仿真的学者一．般将承力索和接触线视为柔性线索。而吊弦被假设为质量集中图1接触网的边界条件Fig．1Boundaryconditionofthecatenary在两端的弹簧模型，同时限位器和支撑点也假设为质量弹簧单元。这个时候的接触网模型基本是平面结构，模型中的线索都是线性的线条结构【硐即使用索单元离散接触网模型。索单元的单元模型如图2(a)所示，它相当于一个弹簧阻尼系统，但是它两个端点处只能承受沿单元轴向的拉压载荷，而不能承受扭转和弯矩。随着计算机技术的

8、发展．更多的人开始考虑运用梁单元模拟接触网的承力索和接触线，采用质量一弹簧单元代替吊弦结构[5,7-10]：或者采用梁单元简化接触线和承力索而用索单元代替吊弦[1l。1；或者全部使用梁单元来离散．制造业信息化·(a)(b)图2索单元和梁单元的物理模型Fi92MechanicalmodelofLinkelementandBeamelement整个接触网的所有线索的方案降191。这几种组合方案的共同特点就是运用梁单元代替索单元来离散接触线和承力索。梁单元的物