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随机风场下高速铁路接触线风振疲劳分析
  • ISSN号:1001-8360
  • 期刊名称:《铁道学报》
  • 时间:0
  • 分类:U225.41[交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]西南交通大学电气工程学院,四川成都610031
  • 相关基金:国家自然科学基金(U1134205,51377136,U1434203,51405401); 中国铁路总公司科技研究开发计划(2013J010-B)
中文摘要:

高速铁路接触网在随机风场的作用下产生短周期变化的应力循环,影响接触网的疲劳寿命。本文采用Davenport和Panosfsky功率谱分别模拟适用于接触网系统的水平和竖直方向上的脉动风时程,推导了作用在接触网上的气动力。在有限元分析软件MSC-Marc中建立高速铁路接触网有限元模型,通过非线性有限元求解得到随机风场下接触线各单元的应力时程。运用改进的雨流计数法对疲劳应力谱进行统计处理,并经Goodman直线修正,得到每个应力循环的等效应力幅值。基于Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤准则,对接触线特征单元的疲劳寿命进行估计。研究结果表明:在强风地区,脉动风对接触网风振疲劳影响较为显著;接触线的风振疲劳不利位置出现在定位点和吊弦点处;风攻角决定了接触线风振疲劳不利位置的具体分布。研究结果可为强风地区接触网疲劳设计、日常维护及故障分析提供依据。

英文摘要:

With the influence of the stochastic wind field,the short-period stress cycle occurs on the catenary system of high-speed railway,which affects the fatigue life of the catenary system.Based on Davenport spectrum and the Panosfsky spectrum,the time history of fluctuating wind in the horizontal and vertical direction that fitted the contact wire was simulated to deduce the aerodynamic force on the contact wire.The finite element model of high-speed railway catenary was established by using the MSC-MARC software.The time-history curve of stress of each element of the contact wire under stochastic wind field was obtained via the nonlinear finite element method.The improved rain-flow counting method was adopted for statistical processing of the fatigue stress spectra.The equivalent stress amplitude in each stress cycle was gained after the correction with Goodman straight line.The fatigue life of contact wire elements was estimated with the theory of PalmgrenMiner linear cumulative fatigue failure.The study results implied that the pulsating wind posed stronger impact on wind vibration fatigue of the contact wire in strong wind areas.The unfavorable wind vibration fatigue position of the contact wire appeared in the location and the dropper points.The distribution of the disadvantageous positions of wind-induced vibration fatigue was decided by wind attack angle.The conclusion of this paper may provide a basis for fatigue design,daily maintenance and failure analysis of the catenary system in the strong wind area.

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期刊信息
  • 《铁道学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国铁道学会
  • 主编:王德
  • 地址:北京复兴路10号中国铁道学会
  • 邮编:100844
  • 邮箱:tdxb@vip.163.com
  • 电话:010-51848021 51873116
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-8360
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2104/U
  • 邮发代号:2-308
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊,百种中国杰出学术期刊,中国科协第一、二届优秀学术期刊,入选学位与研究生教育中文重要期刊目录,中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17030