高铁用整体吊弦线体断裂机理研究
发布时间：2023-10-12 03:07
吊弦是高速铁路接触网中连接承力索和接触线的关键部件,起着承力和载流的双重作用。安装时,调节不同位置吊弦的长度,使接触线与列车保持相对距离不变,保障列车正常取电并减少受电弓对接触网的冲击。我国高速铁路的总里程不断增加,铁路建设环境更加复杂多变、铁路运营速度持续提高,对吊弦的整体性能提出了更高的要求。近年来,随着服役年限的增加,高铁用整体吊弦断裂的情况时有发生,给高速铁路运营带来了很多困扰和风险。探究吊弦断裂的内在和外在原因,保障高速铁路的正常安全运营,具有十分重要的意义。本文以压接式整体吊弦为研究对象,通过对吊弦线体断口观察、成分分析、有限元仿真及摩擦磨损实验、脉冲电流作用机制分析等,系统研究了导致吊弦线体发生断裂的各种原因。通过对失效吊弦断口形貌进行观察和成分分析,确认吊弦断裂是应力集中、摩擦磨损、低周疲劳、电致塑性效应、受力拉伸、环境腐蚀、材料本身缺陷等因素综合作用的结果,各影响因素之间相互影响、相互作用,最终导致整体吊弦线体的断裂。运用有限元分析软件ANSYS Workbench对吊弦线体间应力分布情况进行仿真分析,结果表明在吊弦股间、丝间存在较为明显的应力集中现象。为了分析吊弦丝...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 吊弦失效的可能性理论依据
1.3.1 低周疲劳失效
1.3.2 干摩擦磨损损伤
1.3.3 电致塑性效应
1.4 章节安排及研究内容
第2章 吊弦断口形貌和组织成分分析
2.1 实验方法
2.2 吊弦断裂现象
2.3 机理分析
2.3.1 吊弦线与其他零部件间应力集中及摩擦磨损
2.3.2 吊弦线体内部应力集中与摩擦磨损
2.3.3 低周疲劳断裂
2.3.4 电致塑性效应和受力拉伸
2.3.5 环境腐蚀
2.3.6 材料缺陷
2.4 本章小结
第3章 吊弦线体间接触应力有限元分析
3.1 有限元接触问题分析和仿真软件简介
3.1.1 有限元接触问题分析
3.1.2 ANSYS软件简介
3.2 吊弦线股间应力分析
3.2.1 吊弦线三维实体建模
3.2.2 吊弦线体间应力分布
3.3 吊弦线接触应力有限元分析
3.3.1 吊弦线正交接触模型建立
3.3.2 吊弦线接触应力分析
3.4 本章小结
第4章 吊弦的摩擦磨损行为分析
4.1 吊弦丝间摩擦磨损实验
4.1.1 实验方法及原理
4.1.2 接触表面特征及分析方法
4.1.3 实验设备
4.1.4 实验制备
4.1.5 实验参数确定
4.1.6 实验步骤
4.2 摩擦磨损特性分析
4.2.1 接触载荷对摩擦系数的影响
4.2.2 滑动速度对摩擦系数的影响
4.2.3 接触载荷对磨损深度的影响
4.2.4 滑动速度对磨损深度的影响
4.3 本章小结
第5章 脉冲电流对吊弦线力学性能的影响
5.1 实验设计
5.1.1 实验设备
5.1.2 实验参数确定
5.1.3 实验过程
5.2 通电状态下,脉冲电流大小对吊弦丝力学性能的影响
5.3 脉冲电流预处理时间对吊弦材料力学性能的影响
5.4 实验结果分析与讨论
5.4.1 电致塑性效应对吊弦丝拉伸性能的影响
5.4.2 电流热效应致使吊弦丝损伤
5.5 本章小结
第6章 整体吊弦疲劳试验平台结构设计
6.1 国内外吊弦疲劳实验要求
6.1.1 国外吊弦疲劳实验要求
6.1.2 国内吊弦疲劳实验要求
6.2 吊弦动态特性分析
6.3 整体吊弦疲劳试验台结构设计
6.3.1 整体方案的确定
6.3.2 关键机构设计
6.3.3 试验台重锤相关计算
6.4 试验台机械系统动力学仿真分析
6.4.1 偏心半径对接触线质心运动的影响
6.4.2 刚度系数、频率对接触线质心运动的影响
6.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
附件
本文编号：3853329
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 吊弦失效的可能性理论依据
1.3.1 低周疲劳失效
1.3.2 干摩擦磨损损伤
1.3.3 电致塑性效应
1.4 章节安排及研究内容
第2章 吊弦断口形貌和组织成分分析
2.1 实验方法
2.2 吊弦断裂现象
2.3 机理分析
2.3.1 吊弦线与其他零部件间应力集中及摩擦磨损
2.3.2 吊弦线体内部应力集中与摩擦磨损
2.3.3 低周疲劳断裂
2.3.4 电致塑性效应和受力拉伸
2.3.5 环境腐蚀
2.3.6 材料缺陷
2.4 本章小结
第3章 吊弦线体间接触应力有限元分析
3.1 有限元接触问题分析和仿真软件简介
3.1.1 有限元接触问题分析
3.1.2 ANSYS软件简介
3.2 吊弦线股间应力分析
3.2.1 吊弦线三维实体建模
3.2.2 吊弦线体间应力分布
3.3 吊弦线接触应力有限元分析
3.3.1 吊弦线正交接触模型建立
3.3.2 吊弦线接触应力分析
3.4 本章小结
第4章 吊弦的摩擦磨损行为分析
4.1 吊弦丝间摩擦磨损实验
4.1.1 实验方法及原理
4.1.2 接触表面特征及分析方法
4.1.3 实验设备
4.1.4 实验制备
4.1.5 实验参数确定
4.1.6 实验步骤
4.2 摩擦磨损特性分析
4.2.1 接触载荷对摩擦系数的影响
4.2.2 滑动速度对摩擦系数的影响
4.2.3 接触载荷对磨损深度的影响
4.2.4 滑动速度对磨损深度的影响
4.3 本章小结
第5章 脉冲电流对吊弦线力学性能的影响
5.1 实验设计
5.1.1 实验设备
5.1.2 实验参数确定
5.1.3 实验过程
5.2 通电状态下,脉冲电流大小对吊弦丝力学性能的影响
5.3 脉冲电流预处理时间对吊弦材料力学性能的影响
5.4 实验结果分析与讨论
5.4.1 电致塑性效应对吊弦丝拉伸性能的影响
5.4.2 电流热效应致使吊弦丝损伤
5.5 本章小结
第6章 整体吊弦疲劳试验平台结构设计
6.1 国内外吊弦疲劳实验要求
6.1.1 国外吊弦疲劳实验要求
6.1.2 国内吊弦疲劳实验要求
6.2 吊弦动态特性分析
6.3 整体吊弦疲劳试验台结构设计
6.3.1 整体方案的确定
6.3.2 关键机构设计
6.3.3 试验台重锤相关计算
6.4 试验台机械系统动力学仿真分析
6.4.1 偏心半径对接触线质心运动的影响
6.4.2 刚度系数、频率对接触线质心运动的影响
6.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
附件
本文编号：3853329
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3853329.html
