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隨著鐵路高速化進程的推進，受電弓空氣動力學效應越來越明顯，僅考慮弓網(wǎng)接觸壓力的受電弓靜強度有限元分析結(jié)果已不足以作為受電弓靜強度設計是否滿足要求的判據(jù)，因此有必要開展考慮氣動載荷的受電弓靜強度分析。
目前，在空氣動力學方面，BoccioloneMet討論了列車高速運行引起的縱向氣動力對弓網(wǎng)系統(tǒng)的影響，指出氣動力對弓網(wǎng)接觸壓力的均值和方差均有較大影響，同時該文獻對受電弓弓頭進行了優(yōu)化，以減小空氣阻力；PomboJet建立了受電弓多剛體模型和接觸網(wǎng)有限元模型以討論氣動力對弓網(wǎng)系統(tǒng)的影響，并得出結(jié)論，在氣動載荷作用下弓頭呈抬升趨勢，增大弓網(wǎng)接觸壓力，同時考慮風載荷時接觸壓力的波動幅值將增大；李瑞平等川采用有限體積法實現(xiàn)了高速受電弓氣動力的數(shù)值模擬，并推導受電弓氣動抬升力的計算方法。
在受電弓靜強度分析領域，馬果壘等首次實現(xiàn)了受電弓整體結(jié)構的有限元靜態(tài)仿真，完成了受電弓的強度、剛度校核及動力特性(模態(tài))分析；宋冬利等基于應力強度干涉模型實現(xiàn)了V500受電弓的靜強度可靠性分析，該文獻將氣動阻力以集中力的形式加載弓頭表面。利用ANSYS Workbench建立了V500高速受電弓的有限元模型，為使有限元模型能反應真實情況，設置邊界條件時，在受電弓弓頭頂部設置了彈性約束以模擬接觸網(wǎng)對受電弓的作用，并將氣動載荷依次施加到各部件的外表面模擬實際氣流的作用效果。通過有限元靜態(tài)分析，對比了V500高速受電弓開、閉口工況的運行性能，實現(xiàn)了氣動載荷作用下受電弓靜強度校核。同時，為了說明氣動載荷的影響效果，還對比了只考慮弓網(wǎng)接觸壓力和重力工況及考慮氣動載荷工況的靜強度分析結(jié)果。
運行過程中，受電弓的狀態(tài)如圖所示：通過絕緣子固定于列車頂部，弓頭與接觸網(wǎng)接觸獲取電能，在縱向上受到氣流的擾動，受電弓承受著自身重力，氣流引起的氣動升力、氣動阻力，列車振動和接觸網(wǎng)波動引起的}慣性力。靜態(tài)分析時，忽略列車和接觸網(wǎng)的隨機激擾，受電弓底部的絕緣子視為固定約束，弓頭頂部的接觸網(wǎng)可簡化為彈性約束，所承受的外力為氣動力F和Fv、自身重力G和升弓力矩M。通過軟件建立V500高速受電弓精確的三維實體模型，將其導入有限元軟件ANSYS Workbench生成有限元模型。受電弓實體模型較為復雜，靜態(tài)仿真時對結(jié)構進行適當簡化，使有限元模型既能反應結(jié)構的力學特性，又能滿足有較高的計算精度和縮小解題規(guī)模的要求。
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