接触网是直接向电力机车供电的的线路,高铁运行时,机车顶部的受电弓与接触线进行接触,从而获得持续运行的动力。吊弦是接触网系统的关键零部件之一,用于传递接触线和承力索之间的振动和力。近年来,中国高铁由于吊弦断丝、断裂的问题频繁导致弓网故障,严重地影响了高铁的安全运营。因此,本文通过分析受电弓经过时吊弦的动态特性,研究车速、吊弦工艺参数、弓网系统参数对吊弦疲劳寿命的影响,预测吊弦的安全行车次数。本文主要完成了以下工作:(1)弓网系统动力学研究。综述国内外相关文献资料,分别建立了接触网有限元模型和受电弓集中质量模型;通过负弛度法完成了接触网模型初始形态的计算,定义接触单元将弓网模型耦合在一起;改变行车工况和弓网参数进行弓网动力学仿真计算,提取吊弦的动态特性参数进行分析,为后续的疲劳分析提供了数据支撑。(2)吊弦疲劳寿命分析方法研究。利用单因素分析法,改变吊弦的工艺参数,分别建立了吊弦的三维实体模型,并进行了静力学分析;对吊弦的失效原理进行了分析,综合变幅载荷作用下的疲劳分析方法和弯曲疲劳分析相关理论,确定了吊弦疲劳寿命研究的总体思路和方法,为研究吊弦的疲劳问题提供了方法依据。(3)行车下吊弦的疲劳寿命分析。利用雨流计数法和Goodman直线理论编制了吊弦的零均值载荷谱,基于Miner法则和吊弦S-N曲线得到了六种典型车速下吊弦的疲劳寿命,从弯曲、车速、吊弦安装位置三个方面对吊弦的疲劳寿命进行了分析。分析结果表明,高速时弯曲对疲劳的影响不可忽略,吊弦的疲劳寿命值关于跨段中点对称,跨中吊弦最容易发生疲劳破坏。(4)吊弦疲劳寿命影响因素的分析。采用单因素分析法,研究了接触线、承力索和弹性吊索预张力、弓网抬升力、弓头质量、弓头刚度等参数对吊弦疲劳寿命的影响规律,得到了各个参数的最佳取值,为接触网的设计提供了参考。