【正文】 、子模塊、單元生死等先進(jìn)的分析技術(shù),而且可以模擬點對點和點和表面和表面和表面之間的結(jié)構(gòu)問題,為工程問題的研究提供了一個強(qiáng)大的工具。在接觸網(wǎng)系統(tǒng)中，承力索、接觸線、吊弦和彈性吊索這幾個主要結(jié)構(gòu)都只能受到拉力，受到壓力時該結(jié)構(gòu)的剛度會消失不見，線索會變的松弛。吊弦和彈性吊索是接觸網(wǎng)系統(tǒng)中連接接觸線和承力索的重要結(jié)構(gòu)組件。對于實際的接觸網(wǎng)，結(jié)構(gòu)連接處比較多，在ANSYS當(dāng)中可以處理為質(zhì)量點的形式進(jìn)行加在，在質(zhì)量點上可以加載力或者重力等信息，由于加入到接觸網(wǎng)系統(tǒng)有限元模型的荷載矩陣?yán)?，在本論文處理中暫時先不考慮加入線夾的質(zhì)量。沿著節(jié)點的三維坐標(biāo)系X、Y、Z任意方向的平動，無論是只受拉（纜）選項，或者是只受壓（裂口）選項，LINK10單元均沒有包含彎曲剛度。單元的初始應(yīng)變根據(jù)Δ/L計算，分子的Δ為單元的長度L（根據(jù)節(jié)點I與J的位置確定的）和應(yīng)變?yōu)榱銜r單元長度Lo之間的差值。圖21單元的幾何特性、節(jié)點坐標(biāo)和三維坐標(biāo)系示意圖下面介紹LINK10單元的輸入方式，如表21所示表21 LINK10單元輸出摘要單元名稱LINK10節(jié)點I，J自由度UX, UY, UZ（X, Y, Z方向的平動位移）實常數(shù)AREA（橫截面面積），ISTRN（初始應(yīng)變值，如果為負(fù)值則為每單位長度間隙）如果ISTRN小于0并且KEYOPT(3) = 0，則表面纜最初是松弛的。在一個子步結(jié)束時單元所處的狀態(tài)（拉伸或者松弛，受壓或受拉）可以通過STAT的值看出。LINK10的使用有一些假定和限制：單元的長度一定要為正，所以兩個節(jié)點不可以重合。選項為裂口時（只受壓力），節(jié)點J比較節(jié)點I產(chǎn)生正值的軸向位移（在原單元的坐標(biāo)系）一般代表沒有關(guān)閉裂口選項。單元是非線性并且需要一個迭代解。應(yīng)力剛化總是用來為纜下垂問題提供數(shù)值穩(wěn)定。 APDL簡介APDL是ANSYS Parametric Design Language的縮寫，即ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言，APDL是一種解釋性語言，它可以提供實現(xiàn)一般程序語言的功能，如參數(shù)、宏、標(biāo)量、向量及矩陣運(yùn)算。在參數(shù)化分析的過程中可以簡單的修改它的參數(shù)，從而修改其各種尺寸，不同的載荷大小的多種設(shè)計方案?？梢越?biāo)準(zhǔn)化零件庫、設(shè)計修改、設(shè)計優(yōu)化等更加高級的數(shù)據(jù)處理能力。經(jīng)過ANSYS有限元分析軟件的計算與迭代求解，找型確定初始狀態(tài)，求解吊弦長度，得到計算求解后的幾何模型。第三個部分包含支持結(jié)構(gòu)以及支撐、支持、調(diào)整接觸線和承力索的裝置。 接觸線、承力索、吊弦和彈性吊索。本論文中不考慮支柱懸掛點處的腕臂，也忽略每個吊弦處的線夾質(zhì)量。是柔性懸掛結(jié)構(gòu)，不需要考慮其結(jié)構(gòu)剛度比如剪力、彎矩等。這樣可以很大程度上簡化了接觸網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這樣可以很大程度的適用于實際的工程問題。在實際處理中我們先不考慮先夾質(zhì)量。 接觸網(wǎng)模型的建立由于該模型中的接觸線、承力索、彈性吊索、吊弦的力學(xué)模型都是只能軸向受拉不能受壓的結(jié)構(gòu)，本文用LINK10單元來模擬該結(jié)構(gòu)?？梢酝茖?dǎo)的出初始應(yīng)變的值，即，其中是索的應(yīng)變，N是線索的張力，A是各種線索的橫截面面，E是各種線材的彈性模量。如果要想得到該矩陣的穩(wěn)定解，我們要加入邊界條件。因為接觸網(wǎng)系統(tǒng)的線材不一致，所以重力載荷不均勻，是非線性的。 單獨建立承力索模型和經(jīng)驗公式求弛度的對比本小節(jié)主要建立一個單獨的承力索模型，即一個兩端固定的柔性索，并在承力索兩端施加21KN的張力。通過這個對比計算也充分證明通過建立ANSYS有限元模型對接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性仿真計算的可行性。它們都是用LINK10單元模擬，接觸線和承力索的軸向兩斷約束X、Y方向上的自由度。表32 三種線索輸入?yún)?shù)接觸線承力索吊弦線性材料CTMH150JTMH120JTMH10截面積(mm)150線材密度(kg/m)彈性模量(Pa)泊松比線索張力(kN)2721吊弦根數(shù)(根)7第一吊弦間距(m)5結(jié)構(gòu)高度(m)跨距(m)65該模型的物理模型如圖32所示，接觸線、承力索水平放置，其軸向兩端固定，兩段吊弦距離接觸線的下錨位置的X軸距離各為5米，其余5根吊弦等距放置，距離為55/6米。然后查看節(jié)點11111117的Y坐標(biāo)就可以得出吊弦的長度了，如圖34所示。它們有相同的泊松比和彈性模量。不同的是，在中跨兩端的支柱處要施加Y方向的約束。向著支柱處方向的吊弦長度逐漸增大，但是與簡單鏈型懸掛方式不同的是，在中跨的兩端，也就是支柱處，由于彈性吊索的存在，其剛度會變小，使得接觸線位移形變變大，導(dǎo)致彈性吊索附近的吊弦長度變小。彈性吊索安裝于懸掛點左右兩側(cè)的承力索上面，在彈性吊索下方安裝兩根吊弦用于鏈接接觸線。吊弦的長度與線路的布置結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)系，本文中的模型僅僅考慮結(jié)構(gòu)高度相等、跨距相等的情況。本章主要研究這些參數(shù)改變時對接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性的影響。下面介紹下彈性不均勻度，彈性不均勻度u由以下公式計算：其中，分別為代表一個跨距內(nèi)的彈性最大值和彈性最小值。如圖41的參數(shù)設(shè)計建立APDL參數(shù)化模型。參考DSA350S型受電弓，該形受電弓對接觸線的靜態(tài)壓力的范圍為50N到140N，本文取靜態(tài)抬升力為140N。下面根據(jù)表44繪制接觸網(wǎng)的靜態(tài)彈性曲線，如圖43圖43靜態(tài)彈性曲線該跨內(nèi)的彈性不均勻度計算如下：上式中，代表一個跨距內(nèi)的彈性最大值，代表了一個跨內(nèi)的最小值。輸入?yún)?shù)，施加140N的抬升力。其他參數(shù)不變，仍然設(shè)置模型一直保持1號吊弦和7號吊弦跟各自附近的懸掛點距離都是5米，三次改變吊弦數(shù)目來研究彈性，按8根吊弦分別對比計算?？梢娖鋸椥愿跸业牟贾糜嘘P(guān)系。施加140N的靜態(tài)抬升力，得到的抬升量和各點彈性見表47表47不同接觸線張力下各吊弦節(jié)點處彈性吊弦編號1號2號3號4號5號6號7號抬升量彈性（mm/N）抬升量mm彈性（mm/N）抬升量（mm）彈性（mm/N）吊弦的橫坐標(biāo)(m)560分別算出三種情況下的彈性不均勻度如下：三種情況下的靜態(tài)彈性曲線見圖46：圖46 不同接觸線張力的簡鏈彈性曲線由以上數(shù)據(jù)和彈性曲線圖可以看出，隨著接觸線張力變大，各吊弦處節(jié)點的彈性變小，其系統(tǒng)的彈性不均勻度在增加，可是增加的速度很慢。保持其他參數(shù)（吊弦數(shù)目、跨距、結(jié)構(gòu)高度等）不變，研究隨著承力所張力變化時對系統(tǒng)彈性和彈性不均勻度的影響。圖49三跨彈性鏈形懸掛中跨幾何模型下面定義一下彈性吊索結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，見圖410：圖410彈性吊索結(jié)構(gòu)圖49和圖410中各參數(shù)的含義見表49所示：表49 三跨彈鏈模型各參數(shù)的含義H結(jié)構(gòu)的高度單位mL單跨簡鏈模型的跨距單位mm單跨中吊弦數(shù)目（除了靠近懸掛點的吊弦其他吊弦均勻分布）單位ma第一根吊弦距離懸掛點的水平距離單位mb其他吊弦的間距單位m承力索張力單位N接觸線張力單位NF弛度單位mS彈性吊索長度單位m接觸線距離彈性吊索的垂直距離單位m彈性吊索張力單位N承力索單位長度重量單位N/m接觸線單位長度重量單位N/m吊弦單位長度重量,單位N/m要確定彈性吊索結(jié)構(gòu)的位置， 以及其結(jié)構(gòu)的長度（）等。,的單位是N。取彈鏈的中跨研究彈性的對象，在懸掛點兩側(cè)加上彈性吊索，S取18米，其他幾何參數(shù)不變，跟簡鏈的相同。其靜態(tài)彈性曲線圖如圖413所示：圖413 彈鏈靜態(tài)彈性曲線圖可以看出，跨中的彈性最大，整體的彈性趨勢是由跨中向兩側(cè)遞減，但是到定位點附近的時候，由于彈性吊索的作用，接觸線上定位點附近的節(jié)點彈性變大。所以要想降低接觸網(wǎng)系統(tǒng)的彈性不均勻度，可以適當(dāng)減少跨距。并設(shè)置第一根吊弦距離懸掛點距離5米。 接觸線張力對彈鏈接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性的影響本小節(jié)通過改變接觸線張力的大小來研究接觸線上各節(jié)點的彈性，在此過程中保持承力索張力仍是21KN，其他參數(shù)不變。 承力索張力對彈鏈接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性的影響與研究承力索對簡單鏈形懸掛方式相同。求得的各節(jié)點靜態(tài)抬升量和彈性如表414：表414不同承力索張力作用下彈鏈彈性吊弦編號1號2號3號4號5號6號7號抬升量（mm）彈性（mm/N）抬升量（mm）彈性（mm/N）抬升量（mm）彈性（mm/N）吊弦橫坐標(biāo)（m）560其彈性靜態(tài)曲線見圖416：圖416 不同承力索張力的彈鏈彈性曲線由上面數(shù)據(jù)和彈性曲線可以得到一下結(jié)論，隨著承力索張力的減小，接觸網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的各節(jié)點彈性都在減小。本小節(jié)主要通過改變彈性吊索的長度來研究接觸網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的彈性。計算不同吊索長度的條件下各節(jié)點的抬升量。但是吊索的長度不宜過長，過長導(dǎo)致定位點處的彈性過大，甚至大于跨中彈性，容易引發(fā)弓網(wǎng)事故。當(dāng)改變吊弦數(shù)目時，簡鏈和彈鏈的都是在吊弦根數(shù)為7的時候彈性性能比較好。對于彈性鏈形懸掛方式而言，隨著接觸線張力的加大（10KN到15KN再到27KN），%%%。承力索張力對接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性不均勻度影響較小。進(jìn)而就可以求解各節(jié)點的彈性以及整個跨距內(nèi)的彈性不均勻度。由于本文中模型的建立有很多近似處理，與實際的接觸網(wǎng)模型存在差異。致謝轉(zhuǎn)眼間四年的大學(xué)時光就要結(jié)束了，在這里。方老師是一位平易近人，學(xué)風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，和藹謙虛的好老師，老師雖然平時工作比較繁忙，但她總能不厭其煩的回答我提出的問題。我還要感謝我的父母，感謝你們對我的栽培和無私奉獻(xiàn)，兒子會在以后的工作崗位中再接再厲。參考文獻(xiàn)[l] 于萬聚，高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社，2003.[2] 董昭德，接觸網(wǎng)[M].北京：中國鐵道出版社，2010.[3] 朱加銘，毆貴寶，[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2002.[4] 吳鴻標(biāo),接觸網(wǎng)靜彈性計算研究[M].北京：中國鐵道出版社，1997.[5] 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