基于柔性梁的受電弓/接觸網動力學分析
為保證弓網間的穩定受流，受電弓的弓頭滑板和接觸網的接觸壓力要保證在一定范圍內。對于弓網系統來說，接觸力的變化幅度越小越好，受流就越穩定，動態性能就約好。當接觸壓力過小和接觸電阻大時，弓網接觸部分將產生大量的能耗和電熱，嚴重時甚至造成離線；當接觸壓力過大時，接觸線抬升量增大，會使接觸線局部彎曲，引起疲勞損傷。
弓網動力學的主要任務就是抑制弓網間有害振動，確保受電弓的平穩受流，為列車告訴運行條件下弓網的結構選型和參數優化提供理論指導。
目前進行弓網動力學仿真，主要是使用Simpack和有限元軟件剛柔耦合分析方法，例如，馬果壘等工程師借助有限元軟件和Simpack建立弓網剛柔耦合仿真平臺，對受電弓參數進行了深入分析；王華偉利用CAD軟件和有限元軟件建立受電弓和接觸網的實體模型，導入到Simpack中，建立受電弓和接觸網的動力學仿真模型，分析了受電弓的基本動力學特性。
但是，這種建模仿真存在以下問題：
（1）使用有限元軟件生成柔性體在Simpack軟件中只能考慮其線性模態性能，無法準確模擬接觸網高壓線的非線性性能；
（2）在多體軟件中，對有限元生成的柔性體進行接觸仿真，仿真速度比較慢；
（3）生成的柔性體無法在Simpack中直接編輯，必須返回到有限元軟件中編輯后并重新生成。
先看一下使用Simbeam柔性梁建立弓網模型的仿真動畫。動畫中不斷變化的箭頭表示弓網之間接觸力的大小和方向。
Simpack Simbeam為在Simpack軟件中建立類似于有限元離散梁結構模型的前處理模塊，使用此模塊不需要有限元軟件。使用Simbeam模塊，用戶可以交互式地建立三維彈性梁式結構，方便直觀地構筑柔性體。該模塊在建立Simpack模型前處理中可以直接使用，通常用于如車輛系統中的鋼板彈簧、抗扭梁和風機中的葉片等部件建模。
目前，Simpack有Linear Simbeam和Nonlinear Simbeam兩種類型，顧名思義，就是線性和非線性離散梁。而且從2018x版本，Nonlinear Simbeam開始支持PCM接觸，這樣就為弓網接觸分析提供了條件。
Simpack軟件提供的柔性體類型
Simbeam還用于繩索模型的仿真。
還可以用于傳動軸的快速建模。
建立Simbeam的操作方法
Simpack中新建模型，把Body類型修改為Nonlinear SIMBEAM類型，然后輸入下面的節點位置參數和節點的截面參數。
Simpack中表格參數（如SIMBEAM，Input Function等）支持與Excel中數據相互復制&粘貼。在此模型中，因為輸入的參數很多，手工輸入很麻煩，可以現在Excel中編輯好數據，然后復制到SIMBEAM表格中。Excel數據示意如下：
在進行SIMBEAM建模前，需要先建立SIMBEAM使用的材料和截面。
建立簡化的受電弓模型，滑板與高壓線之間施加199 PCM接觸力元，參數設置如下。
建立后簡化的模型如下圖所示。
這個Demo模型主要是為了介紹如何使用Simbeam建立接觸網，對實際模型進行了大量的簡化，參數也沒有參考實際數據設置，這些還都需要后續進一步工作來完善。
這個模型中滑板使用的是剛性體，后續也可以使用Simbeam建立滑板離散梁柔性體，使之與接觸網進行接觸仿真。
來源：MBD之家
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