【正文】 力作用下得到的靜態(tài)抬升量。取簡鏈的中跨研究彈性的對象，在中跨1到7號吊弦和接觸線的節(jié)點處施加一個垂直向上大小140N的力，求得的抬升量如表44：表44簡鏈懸掛接觸線上各吊弦處的彈性吊弦編號1號2號3號4號5號6號7號中跨靜態(tài)抬升量（mm）X軸坐標（m）560彈性(mm/N)德國鐵路公司總結了一個研究接觸網(wǎng)彈性的公式，該經(jīng)驗公式是算跨中點的彈性，見式（47）： (47)該公式中是系數(shù)，與接觸網(wǎng)懸掛方式有關，,e的單位是mm/N。表45不同跨距簡單鏈型懸掛的彈性吊弦編號1號2號3號4號5號6號7號L1=50抬升量（mm）彈性(mm/N)吊弦橫坐標(m)52545L2=65抬升量（mm）彈性(mm/N)吊弦橫坐標(m)560L3=80抬升量（mm）彈性(mm/N)吊弦橫坐標(m)54075分別計算三種類型的彈性不均勻度：其三種不同跨距的各吊弦位置處的彈性曲線見圖44圖44不同跨距的簡鏈彈性曲線由上面計算結果和彈性曲線圖可以看出，接觸網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)彈性不均勻度隨著跨距的增加而變大。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。 彈性鏈形懸掛方式接觸網(wǎng)系統(tǒng)的彈性研究 基于有限元理論建立彈鏈的參數(shù)化模型本節(jié)先建立彈性鏈型懸掛的參數(shù)化模型，跟建立簡鏈參數(shù)化模型類似，彈性鏈形懸掛在懸掛點處增加了彈性吊索。輸入?yún)?shù)建立三跨彈鏈模型，施加重力得到其位移圖如圖411圖411三跨彈性鏈形懸掛位移圖找形后，其中跨的的模型如圖412所示：圖412 找形后中間跨模型跟研究簡單鏈形懸掛方式的彈性一樣，本節(jié)也是在接觸線上各吊弦的節(jié)點處施加140N的靜態(tài)抬升力。其改變參數(shù)的方式，幾何參數(shù)只改變L，除了b隨著L變化，其他幾何參數(shù)保持不變。得到的抬升量和彈性見表412：表412不同吊弦數(shù)目的彈鏈接觸網(wǎng)彈性吊弦編號1號2號3號跨中4號5號6號m=6抬升量(mm)彈性（mm/N）吊弦橫坐標51627384960m=7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）吊弦橫坐標560m=81號2號3號4號跨中5號6號7號8號抬升量(mm)彈性（mm/N）吊弦橫坐標560計算其彈性不均勻度如下：由計算可得在吊弦數(shù)目為7的時候其彈性不均勻度最低，并且其跨中彈性比吊弦數(shù)目為8的時候要小。保持接觸線張力不變?yōu)?7kN，三次改變承力索張力分別為：27kN、18KN、15KN。其他幾何參數(shù)均不變，保持接觸線張力為27kN，承力索張力是21kN。%、%、%，%、%、%。改變承力索張力時，對比表48和表414可以看出，在不同的承力索張力條件下，彈鏈的不均勻程度比簡鏈要明顯的降低了。分別改變接觸線張力、承力索張力以及一些幾何參數(shù)包括跨距、吊弦間距等參數(shù)得出大量實驗數(shù)據(jù)，通過研究數(shù)據(jù)可以總結出這些參數(shù)的變化對接觸網(wǎng)系統(tǒng)的彈性和彈性不均勻度影響。其次，我要深深感謝我的畢業(yè)設計導師方巖老師，從開始的論文選題，方老師就對我非常關心和指導。生活在這樣一個溫暖的大家庭，青春將變的絢麗多彩。我要感謝教授我接觸網(wǎng)課程的董昭德老師，董老師樂觀的人生態(tài)度需要我去學習。接著進一步計算接觸網(wǎng)系統(tǒng)的拉出值和豎曲線。通過對該模型施加重力場，找形可以得出接觸網(wǎng)系統(tǒng)的初始模型。當改變接觸線張力時，我們對比表47和表413可以看出?？缰懈浇膹椥郧€相近，隨著彈性吊索長度的增加，定位點附近的彈性有明顯變大，彈性不均勻度減少。承力索張力對接觸網(wǎng)系統(tǒng)的彈性不均勻度影響不明顯。施加140N的靜態(tài)抬升力，得到的抬升量和各點彈性見表413表413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(m)560求其不同張力條件下的彈性不均勻度如下：其彈性曲線圖見圖415：圖415不同接觸線張力的彈鏈彈性曲線由上圖可知，隨著接觸線張力的增加，各節(jié)點的彈性變小，接觸網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的彈性不均勻度在減小。所以說選擇合適的跨距是提高系統(tǒng)類彈性性能的關鍵因素。還是比較接近的。的求法近似利用架空承利索任意點的弛度公式（46）進行計算： （48） （49） （410）的計算通過對圖49的半段彈性吊索利用力矩平衡求解，對彈性吊索和承力索的節(jié)點取矩。 承力索張力對彈性的影響本節(jié)研究承力索張力改變時，其吊弦處各節(jié)點的彈性。、。本小節(jié)研究跨距對接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性的影響，改變跨距，保持吊弦數(shù)目不變，其他的參數(shù)（各種線材型號、張力）也不變。建立三跨簡單鏈形懸掛。 彈性和彈性不均勻度的相關概念接觸網(wǎng)系統(tǒng)在某一點X=X的靜態(tài)剛度K(X)是在該點處垂直作用一向上的單位力所引起位移的倒數(shù)，靜態(tài)彈性計算公式為：K(x)= （41）令E(x)== （42）我們把E (x)稱該點處垂直作用一單位力所引起的位移稱為靜態(tài)彈性。接觸線、承力索和彈性吊索就形成了一個平面匯交力系，這樣會讓彈性鏈型接觸網(wǎng)的吊弦長度不僅僅跟自身那一跨的輸入?yún)?shù)（導高、跨距、吊弦間距等）有關系，并且還會與其相鄰的跨的接觸網(wǎng)輸入?yún)?shù)有關系。如圖35所示圖35 三跨彈型鏈型懸掛初始模型Y方向上放大10倍后，如圖36所示圖36 Y方向放大10倍效果圖三跨彈鏈模型計算方法以及邊界條件設置與單跨度相似，在最后一次計算接觸線節(jié)點處位移差時，、已經(jīng)趨于收斂穩(wěn)定，我們認為這個值是比較符合實際情況，在這樣的情況下得到的接觸網(wǎng)模型中接觸線是水平的，其吊弦的長度可以從節(jié)點27到節(jié)點49的Y軸坐標直接讀得。其實這些吊弦長度還可以通過傳統(tǒng)力學中柔性繩索求弛度的經(jīng)驗公式求得，結果與仿真求解的結果相似，在本章不再贅述。在本論文中，選用CTMH150型接觸線、JTMH120型承力索以及JTMH10型吊弦。圖31有限元模型求承力索弛度在大三的接觸網(wǎng)課程學習中，我們了解到了接觸網(wǎng)教材里面求弛度的經(jīng)驗公式是,帶入表31中的承力索輸入?yún)?shù)。這個接觸網(wǎng)系統(tǒng)的靜態(tài)模型中，各個線索（接觸線、承力索、吊弦、彈性吊索）都是在同一個水平面，是一個二維結構模型。還有線材的一些材料參數(shù)如彈性模量E、線材的密度和泊松比。所以在本論文中，也是采用LINK10單元模擬這兩個結構單元。正好力學上的二力桿原件既可以承受壓力又可以承受拉力。選用單元建模是就要先要確定單元的選型，把單元模型設置成只能受拉不能受壓。 本文所研究接觸網(wǎng)的處理接觸網(wǎng)系統(tǒng)主要是由三個部分組合而成：第一個重要組成部分是是架空接觸網(wǎng)導線與線索包括承力索、接觸線、回流線、接地線、防雷線、饋電線再加上安裝在裝置上的加強線。另外，APDL也是ANSYS設計優(yōu)化的基礎，只有設計合理的參數(shù)化分析流程才可以對其中設計參數(shù)執(zhí)行改進，達到最優(yōu)化實際目標。產(chǎn)品限制，如果在下面列出的ANSYS產(chǎn)品中使用這種單元時，除了上面列出的一般假設和約束外，對這種單元還有其它規(guī)定的產(chǎn)品特殊限制。如果在這個子步結束時STAT = 2，那么單元的0剛度值被用于下一個子步；如果STAT = 1，單元的剛度值包括在下一個子步內(nèi)。無論○或R列，Y表示該項總是可用的，數(shù)字表示表的一個注解（說明了使用該項的條件）；而減號“”表示該項不可用。當選項為裂口時，應變值為正代表的意思是單元是在裂開狀態(tài)。介紹一下本論文用到的LINK10單元，LINK10是一種三維只能受拉或著只能受壓桿單元，這是因為它的獨一無二的雙線性剛度矩陣特性，該單元可以調成只受拉力模式，也就是如果該單元受到壓力其剛度就消失。把這些結構作為桿單元這種結構在ANSYS分析當中經(jīng)常使用LINK單元進行模擬，因為LINK單元作為桿單元，承受拉伸與壓縮力，與BEAM單元不同，不承受彎矩和扭矩作用，這樣可以更為準確的模型接觸網(wǎng)的力學效應，我們在做有限元模擬仿真時，對于單元的選取正確與否直接影響計算結果，所以在這種情況下，選LINK10單元是合適的單元?？蛇M行四種類型的分析：靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應分析、瞬態(tài)響應分析⑦ 耦合場分析：在考慮兩個或者多個物理場之間的互相作用時，如果這兩個物理場之間有著互相影響制約的關系，如果只是求解一個物理場是不能得到正確的答案的，需要把兩個物理場疊加到一起進行研究求解分析。交變磁場分析:用來計算產(chǎn)生的磁場交流電(ac)。通過熱力學方程，編程運行后可以得到系統(tǒng)中每個節(jié)點的溫度，進而可以得出其他的熱力學物理量，比如熱梯度、熱通量等。ANSYS結構靜力分析既可以研究線性分析也可以進行非線性分析，比如蠕變、塑形、膨脹以及接觸分析。ANSYS可以實現(xiàn)很多不同類型的工程分析。軟件含有很多模塊比如熱、電磁、流體和結構等。它廣泛應用在航天航空、船舶、水利水電、機械制造、核工業(yè)、土木工程、電氣工程。② 有限元法的適用性比較強，其應用范圍也是非常廣。應用邊界條件、初始值和負載。首先是預處理階段，先將連續(xù)體離散化為有限單元，即將問題分解成節(jié)點和單元，在單元體間設置節(jié)點，使得相鄰單元的設計參數(shù)具有連續(xù)性。分割單元一般是指講連續(xù)的系統(tǒng)或者整體結構拆為一個一個微單元，是有限多個。節(jié)點（node）代表著有限元的坐標位置，具有一定的自由度（Ux、Uy、Uz），存在著相互物理作用，或者說節(jié)點其實就是單元和單元之間的連接點。工程上處理連續(xù)體問題的方法大多都是將連續(xù)系統(tǒng)進行離散化，轉變成離散系統(tǒng)，然后再用計算機進行分析計算。一般先把工程問題轉化為物理模型，接著確定它的數(shù)學模型（微分方程組），并確定其邊界條件和初值條件，然后就是求解了，簡單的求解一般用解析法，復雜的求解一般用數(shù)值法，數(shù)值法又分為三類，分別是有限元法和有限差分法以及邊界元法。 接觸網(wǎng)系統(tǒng)的結構包含很多部分，其主要的部分是索，索作為力學模型來說不可以受壓力，只能收到拉力。 本論文的重點在于研究計算接觸網(wǎng)的彈性和彈性均勻度，首先用ANSYS軟件建立了接觸網(wǎng)系統(tǒng)的有限元模型，在本論文中，首先建立了單跨簡單鏈型懸掛模型和三跨彈性鏈型懸掛模型。剛開始的兩種為簡單鏈型懸掛，剩下的都是全補償彈性鏈型懸掛。同時法國是目前輪軌系統(tǒng)的世界記錄保持者。但是這種接觸懸掛一次性投資太大，結構復雜，零部件多，直接導致接觸網(wǎng)系統(tǒng)運營維修費用過高，發(fā)生事故時候搶修難度大，中斷時間長。在上個世紀60年代，日本建成了世界上第一條高速鐵路，由新大阪開往東京的新干線，列車速度達到270km/h。所以接觸網(wǎng)的設計施工要科學合理。 中國鐵路接觸網(wǎng)的懸掛方式基本上分為兩種，簡單鏈型懸掛和彈性鏈型懸掛，復鏈型懸掛使用的較少，但是其動態(tài)品質最為優(yōu)越，也是比較適合高速鐵路，但是因為結構比較復雜，施工維修都不容易而使用較少。1972年3月日本山陽新干線開通，它采用的是重復鏈型懸掛。法國接觸網(wǎng)工程師有著不同的觀點，彈性吊索對于時速超過250km/h的高速鐵路來說其影響意義并不大，反而認為提速是影響機車行車安全的主要因素。由于該接觸網(wǎng)在定位點處增加了彈性吊索，減小了彈性不均勻度，也增加了定位支持點的彈性，同時增大定位器抬升量 ，但是這樣容易產(chǎn)生定位管打弓事故。③各國的鐵路公司都在積極研制并開發(fā)與接觸網(wǎng)參數(shù)及與運營速度相匹配的高速高性能受電弓。第2章 有限元理論與APDL簡介接觸網(wǎng)系統(tǒng)的接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承力索以及連接零件和絕緣子。 有限元理論有限元方法廣泛應用于傳熱學，結構分析，流體力學，和電磁學等等工程問題的分析上。有限元法是工程師們經(jīng)常采用的分析工程實際問題的重要方法。有限元模型一般來說都是由有限個幾何形狀簡單的單元組合而成，單元與單元之間是通過節(jié)點相互連接，并且在某些節(jié)點處施加一定的載荷以及邊界條