动车组车顶硅橡胶复合绝缘子伞裙在持续风载荷作用下会反复偏折,持续的振动可造成绝缘子伞裙损伤甚至撕裂,伞裙破坏会增加绝缘子闪络事故发生概率。为分析现场时速200km动车组车顶绝缘子伞裙撕裂情况,本文以流固耦合理论为基础,仿真分析绝缘子附近流场与绝缘子伞裙形变之间的相互作用。分析绝缘子伞裙表面针刺点/凹坑的产生原因,结合疲劳裂纹扩展力学和硅橡胶材料微观特性,分析伞裙表面裂纹在交变载荷下的扩展情况,定性分析裂纹扩展过程中能量变化和裂纹扩展速率。开展预判裂纹缺陷绝缘子的污秽闪络特性试验,对比不同缺陷下绝缘子的闪络电压耐受值,分析不同尺寸裂纹绝缘子的闪络特性差异。分析了动车组车顶绝缘子伞裙撕裂过程及造成伞裙撕裂的原因,并提出了相应的应对措施。为解决现场硅橡胶绝缘子伞裙边缘撕裂问题,使用机械强度较高的环氧树脂绝缘子替代硅橡胶绝缘子,风沙环境中环氧树脂绝缘子伞裙边缘可能会出现局部蚀损,试验获取沙粒对伞裙边缘蚀损特性的影响规律。基于流体力学和Finnie理论,追踪风沙环境中绝缘子附近沙粒的运动轨迹,分析沙粒跟随高速气流绕过绝缘子或与绝缘子表面直接碰撞过程,分析沙粒撞击绝缘子伞裙边缘造成的能量损失过程。仿真分析和试验结果表明:沙粒直径为0.25-0.50mm时,40°-60°之间各伞裙磨损最严重,且7号伞裙磨损量最大。仿真模型为研究分析风沙环境中的环氧树脂绝缘子伞裙结构优化提供参考。动车组车顶绝缘子距离地面高度大于3m,该高度处沙粒直径均小于0.25mm,该沙粒对环氧树脂绝缘子伞裙边缘磨损较小。环氧树脂绝缘子憎水性下降后,容易引发闪络事故,故选用硬度较高的硅橡胶绝缘子代替环氧树脂绝缘子,以动车组出站-稳定运行-入站过程的速度为载荷,基于流固耦合理论分析了硬质硅橡胶绝缘子的形变特性,并与软质硅橡胶绝缘子做了比较,分析绝缘子伞裙边缘的形变程度和应力集中程度差异;分析了绝缘子伞裙硬度、风速风向、入站出站加速度对形变特性的影响规律,本文结果可为优化设计动车组车顶绝缘子结构提供参考。