基于ANSYS的接触网承力索弛度计算.pdf

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1、道路与交通工程器Roaa&TrafficEngineering基于ANSYS的接触网承力索弛度计算彭道文(广铁(集团)洛张电化改造工程建设指挥部．湖南长沙410007)摘要：建立了电气化铁路接触网承力索的有限元模型，对不同工况条件下的承力索弛度进行了仿真分析，精确计算了弛度的大小，提出了一种新的弛度计算方法，对弓网系统的安全运营有重要的指导意义。关键词：接触网；受电弓；有限元模型；弛度中图分类号：U225．1文献标志码：B文章编号：1009—7767(2010)01-0043-03SagCalculationofOverheadCo

2、ntactWireofOCSBasedonANSYSPengDaowen弛度是电气化铁路接触网系统的一个重要概念。它的大小与接触网的各个参数都有密切关系。比如跨距、张力、结构高度和线材参数等．而弛度的合理选取对弓网系统的良好运行有着至关重要的意义：过大的承力索弛度会使得跨距中间的吊弦太短，从而呈现一定的刚性，对弓网关系不利；过小的弛度则对线索的性能提出了更高的要求，同样也加大了接触网的投资。对经济性和安全性不利【l】。所以，精确的计算承力索的弛度对接触网的设计和施工运营十分重要。本文利用有限元的方法，结合ANSYS仿真工具精确地计算

3、了接触网承力索的弛度。1承力索有限元模型的建立由于承力索的长宽比很大，所以计算时可以忽略其材料的刚度，把它看成1条带张力的软线，并且假定线索的自重负载沿跨距是均匀分布的。设A、B是承力索的2个悬挂点。当A点和曰点在同一水平高度时接触网为等高悬挂。反之则为不等高悬挂[21。如图l和图2所示。ly正lⅢ＼＼～。∑／。O#图1等高悬挂弛度示意图图中F为等高悬挂时的弛度。几和F2为不等高悬挂时的弛度。由于等高悬挂和不等高悬挂的弛度计I，It_c2Ilcl、舅爪f0图2不等高悬挂弛度示意图算方法一样，都是首先建立承力索的有限元模型，然后加载求

4、解最后得到精确的计算结果。故本文只介绍等高悬挂的承力索弛度计算方法。把承力索当成理想的软线，可以利用LINKl0索单元进行模拟13I。由此，承力索材料的设置参数为：横街面积A=150ITlIn2，泊松比v--0．33，弹性模量取=1．2x10¨，密度p=8890kg／ms，得到的承力索的有限元模型如图3所示。图3承力索的一般有限元模型2仿真分析通过设置承力索不同的线材参数．对不同的接触2010年第l期(1一)$28整-．事荭投右一盯43器道路与交通工程Road&TrafficEngineering网跨距和承力索张力下的弛度进行仿真计

5、算。2．150m跨距时的弛度计算首先选择跨距等于50m。承力索张力为10kN，重力加速度取值10耐s2。设置单元长度为5m，则50m的跨距共10个索单元(过小的单元长度会使得索单元呈现一定的刚性，而过大的单元长度则会使结果的误差增大，此处的单元长度应合理选择)。加载求解后可以得到的承力索位移云图如图4所示。图4承力索50m跨距时的位移云图承力索的弛度曲线如图5所示。承力索节点＼IJ，卅、，、／-1499＼149·5I／、／弋2酌．6／‘-266．6＼一Ⅷ“／<，^．＼＼一Ⅷq。‘．：彳晤∈1一’7图5承力索50m跨距的弛度曲线2．2

6、弛度随跨距变化规律的有限元分析改变接触网的跨距。分别进行仿真分析．得到了承力索上各个节点的偏移量，如表l所示。承力索在不同跨距情况下的弛度曲线如图6所示。从图6可见。承力索的弛度随跨距的变化规律为：跨距越大，弛度越大。从弛度的角度讲，过大的跨距和过小的跨距对弓网系统都是不利的。过大的跨距使得表l不同跨距下承力索上各节点的位移表(恒张力)承力索节点＼．‘l。／l】z／，，扩枣，夕，≮。-、，，夕’矽、．、、．，7／◇’、～-●，，／’’力、．．’一／／＼、__．～。形／＼、＼一一／／45m＼。＼／55m图6不同跨距情况下的弛度曲线弛度

7、变大，缩短了跨中最短吊弦的长度，使得跨中的受流效果不好，而过小的跨距则增加了接触网的投资，又产生了不利的经济效益。所以，在工程实际中应合理地配置接触网的各个设计参数，使弓网系统能可靠的运行。2．3弛度随张力变化规律的有限元分析改变承力索的张力．得到接触网为50In跨距时的弛度变化情况，如表2所示。承力索在不同张力情况下的弛度曲线如图7所示。从图7可以看到承力索弛度随张力的变化情况。即张力越大。弛度越小。过大、过小的张力对弓网系统都会产生不利影响。所以，在接触网的设计中应合理选择张力的取值。控制承力索的弛度变化．使各设计参数优化配置，

8、达到最佳的弓网受流效果。表2不同张力下承力索上各节点的位移表(恒跨距)张力值，各节点的位移／mm’荔kNI2345678910IIj100149．96266．6l349．94399．94416．6l399．94349．94266．6l