宋冬利, 江亚男, 张卫华, 梅桂明

(1.西南交通大学 牵引动力国家重点实验室, 四川 成都　610031；2.中国中铁科学研究院有限公司，四川 成都　611731)

服役时的受电弓处于高频振动状态，其部件产生疲劳裂纹甚至发生断裂[1-3]的故障屡见不鲜。开展受电弓疲劳可靠性的研究，一方面能掌握部件的疲劳寿命特性，制定合理的检修和更换周期；另一方面也是新产品开发的重要一环，对研制具有我国自主知识产权的新型受电弓具有重要意义。

受电弓疲劳可靠性研究的关键问题之一在于准确而高效地获取部件的动应力。目前已有研究者采用线路试验获取受电弓的动应力[2-3]，但线路试验费用昂贵、周期长，且测试数据受限于试验路段，另外设计阶段也没有实物可供线路试验，因此研究并完善受电弓动应力的数值计算方法很有必要。有限元法因其计算精度高、对复杂结构的适应性好等优点在疲劳应力计算方面得到了广泛的认可。Schulz和Nowack阐述了有限元法在结构疲劳应力分析中的重要价值[4]；英国标准BS 5400将有限元法作为疲劳应力分析的一种方法进行推荐[5]；由于有限元法在铁道车辆车体[6]、构架[7]、接触网[8]、桥梁[9]等领域的疲劳应力计算方面均有应用，因此宋冬利等在进行V500型受电弓疲劳可靠性设计[10]和考虑参数时变的TSG19型受电弓可靠性分析[11]时，采用了有限元瞬态分析法计算部件的动应力。有限元法在求解结构疲劳应力问题上的应用可归为2类：一类是通过静分析确定应力与载荷的映射关系，进而将动载荷换算成动应力；……