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多物理：IEEE特刊
经理人指南

铁路运输设备性能的优化优化

作为振兴计划的部分部分部分部分，raychem rpg公司公司公司研究人员使用结构结构力学模拟模拟优化了了一种种用用于于接触网

作者aditi karandikar
2020年10月

铁路网的主干系统年以前铁路网改造和现代化现代化建设角度角度角度角度预测预测预测预测预测预测预测预测预测将将发生发生：引进两两：引进两：引进两：引进：引进引进引进：引进引进：引进引进：引进引进引进：引进引进引进。为了计划，印度印度必须对的结构和组件进行适当适当适当的的，例如升级，例如例如升级升级

raychem rpg公司不同领域提供创新解决行业行业行业领先者领先者领先者领先者领先者，致力于为不断发展发展发展发展的铁路网铁路网开发开发所需要需要的的由由由由由由由由中的关键组件组件组件组件组件张力装置模块化。。

保护：自动自动装置模块化悬臂梁悬臂梁

在中，电力中中铁路轨道延伸架空线路线路供给供给供给供给供给供给供给供给供给线路线路线路线路线路线路线路线路线路线路安装在在（（验，是的点安装安装的的张力张力张力张力张力弓缠结或架空折断。

带有云和背景山坡的自动张力设备。
模块化悬臂组件的特写镜头，带有电线，寄存器，管，绝缘子和桅杆的注释。
图 1 自动张力装置（左）和模块化悬臂梁总成（右）。图注 ：Catenary wire – 接触网导线 ；Stay tube – 支撑管 ；Insulator – 绝缘子 ；Bracket tube – 支架管 ；Register arm– 定位臂；接触线 - 接触线；桅杆 - 桅杆桅杆。

类似，架空悬臂于电线电线，其中架空输电线电线电线接触接触件件和，并吊索吊索吊索吊索吊索吊索吊索吊索吊索并通过绝缘子绝缘子将将将总总弯曲横向横向和和纵向纵向的250 km/h的的坚固坚固坚固轻巧且轻巧且轻巧且轻巧且轻巧且坚固坚固坚固坚固坚固坚固列车列车列车运行时时时的的载流载流组件。除了除了功能性要求要求要求之外之外之外之外，运输操作以及美观。。

面临：轨道组件设计设计

确保的，自动安全安全自动装置的设计要求非常严格为了通过通过通过实验实验确定确定确定确定确定自动自动自动装置装置装置装置设计设计设计设计的的正确性和和和效率效率创新中心任务设计种质量对波动高度的自动自动，同时装置装置装置装置

由于欧进口的模块化庞大庞大，并且庞大庞大庞大庞大庞大组件组件组件组件组件组件组件组件组件组件有效利用的完整性，从而从而节约并减轻设备。。。

为了这设计目标，Raychem团队团队团队理论理论解决解决解决解决解决解决解决解决解决解决解决解决解决解决解决解决解决来来和和构思构思构思各各种创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意创意提出提出提出提出提出创新创新的的解决方案方案方案。和设计验证。

步入：结构结构分析

Raychem团队使用comsol多物理学®对自动各个个部件优化优化优化，并了了了了了动力动力动力学学分析分析分析分析分析从从从系统面对面对面对组件组件组件的的的耦合耦合耦合运动运动进行进行研究中中中中中中中中，然后添加条件动态借助借助借助，他们模型，他们研究外部外部电缆中

带有固定，皮带轮，凸轮，电缆和弹簧套管的注释的自动化设备的模型几何形状。
图2自动自动的几何形状。：fixing - 固定;弹簧套管 - 弹簧套管;滑轮 - 滑轮;凸轮 - 凸轮;电缆 - 电缆电缆

3显示显示载荷电缆的位移张力的仿真可以清晰清晰地看出看出，该该看出，该该该该该该该该装置装置能够能够保持保持电缆中中中中的的的

comsol多物理模拟，显示了彩虹颜色表中的电缆位移。
电缆的张力与位移的1D图。
3施加施加电缆位移（左左左左左和中的张力张力右右右右右右右右右右右右右右右右右右右右右（张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力张力电缆排量 - 电缆位移。。

模拟悬臂梁，他们将个导入导入导入导入导入多多多软件中中。。在在过程过程中中中因此，他们使用优化对优化优化，将优化优化优化应变能与总质量

Raychem的悬臂设计过程，从优化到网状模型再到概念设计。
优化的悬臂模型显示了带有红色箭头的加载测试结果。
4（4悬臂梁优化上）（（（（（（）））和和载荷载荷测试测试测试测试测试测试测试：优化 - 优化;网格模型 - 网格模型;概念设计 - 概念设计。

基于设计规范，团队使用拓扑优化将原始设计的系统质量减少了 75％（图 4，上）。此外，他们还使用优化研究创建了三维模型，并施加了静态和动态结构载荷（图 4，下），250 km/h的的行驶产生。。。。

驶向：优化设计设计

查看分析，他们可知设计了装置组件组件组件结构模块模块模块弹簧换成聚合物弹簧。的设计设计让整个整个整个组件组件的的的质量质量质量质量质量减少减少减少减少减少了了了了了％％％％：组件的数量早期的的20个个减少到了了了。。。

此外此外结构分析结构结构后新设计。起到了简化作用作用作用作用作用作用作用作用作用作用作用作用作用作用作用作用简化简化简化简化简化简化简化简化简化简化简化简化简化简化简化简化简化简化数量数量数量数量数量数量数量数量从从从从从从从从从从从从从从从从设计设计设计设计设计设计设计设计设计设计设计设计设计设计设计设计设计的设计，而而一种则。。。。。。。。。。。。。。。。软件软件软件软件软件软件模块化悬臂悬臂悬臂梁总成总成总成进行结构优化优化优化设计设计设计

2020年6月，Raychem团队团队该折叠模块化悬臂梁系统获得获得了工程领域领域的的金孔雀金孔雀创新创新产品奖奖（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（

继续：未来未来计划

预计在的里里，印度印度基础设施会会得到持续。。。。。。。。。。公司公司公司公司研究团队将将使用使用使用使用使用使用®软件印度开发出多新型新型产品产品除了天然气天然气领域领域领域外外外外外外外外外外外外外外外外外外外外外外外

致谢

Ishant Jain对为本文研究：Ganesh Bhoye，nitin Pandey，raghav upasani和hamza saiger

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