弓网耦合动力学模型的建模方法及相关设备与流程

1.本发明涉及列车的动力学仿真技术领域，尤其涉及一种弓网耦合动力学模型的构建方法、装置、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.接触网作为大跨度柔索系统，属于低频柔性小阻尼结构，对激扰非常敏感。列车在运行过程中，尤其在横风运行、通过隧道、列车交会等典型运行环境下，弓网相互作用十分剧烈。而为了保证列车的行车安全和稳定运行，需要开展高精度和高效率的数值仿真研究。
3.而在对弓网进行研究时，可以将弓网分开单独研究，也可以进行耦合研究。在进行弓网耦合研究时，通常对弓网模型进行简化处理，如受电弓采用三质量块模型、接触网采用二维有限元模型。但是在建立接触网模型时，通常需要先进行张力作用下的初始状态找形，才能完成接触网模型的建立，使得过程较为繁琐。并且三质量块的受电弓模型为简化模型，弓网相互作用剧烈时不能准确反映受电弓的特性。


技术实现要素：

4.本发明提供一种弓网耦合动力学模型的构建方法、装置、电子设备和存储介质，用以解决现有技术中弓网耦合动力学模型构建过程繁琐和模型过于简化的问题。
5.本发明提供一种弓网耦合动力学模型的构建方法，包括：
6.根据柔性化文件，构建接触线模型和承力索模型；
7.在所述接触线模型和所述承力索模型上确定吊弦点，并在所述吊弦点处建立所述接触线模型与所述承力索模型之间的吊弦力元；
8.在所述吊弦点处施加约束，得到所述接触线模型对所述力元的预施加载荷；
9.根据所述接触线模型、所述承力索模型、所述预施加载荷和所述吊弦力元，构建得到柔性动力学模型；
10.加载刚性动力学模型，并将所述刚性动力学模型和所述柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
11.根据本发明提供的一种弓网耦合动力学模型的构建方法，所述在所述接触线模型上确定吊弦点，并在所述吊弦点处建立所述接触线与所述承力索之间的吊弦力元，包括：
12.在所述接触线模型上确定跨的跨起点和跨终点，并根据所述跨起点和所述跨终点得到建模区间，其中所述建模区间基于相邻的所述跨起点和跨终点得到；
13.在所述建模区间确定吊弦起点，并根据所述吊弦起点在所述承力索模型上确定吊弦终点；
14.根据所述吊弦起点和所述吊弦终点，建立所述接触线与所述承力索之间的吊弦力元。
15.根据本发明提供的一种弓网耦合动力学模型的构建方法，所述在所述吊弦点处施加约束，得到所述接触线模型对所述力元的预施加载荷之前，还包括：
16.获取所述接触线模型对应的柔性化文件中的初始应变，在所述接触线模型两端施加约束，跨与跨之间连接处施加约束，并施加重力加速度和所述初始应变。
17.根据本发明提供的一种弓网耦合动力学模型的构建方法，所述在所述吊弦点处施加约束，得到所述接触线模型对所述力元的预施加载荷，包括：
18.在所述接触线模型的所述吊弦点处，施加竖直方向的约束；
19.根据所述约束和所述初始应变，确定对所述接触线模型在所述吊弦点处的作用力，并将所述作用力作为在所述吊弦点对所述力元的预施加载荷。
20.根据本发明提供的一种弓网耦合动力学模型的构建方法，所述根据所述接触线模型、所述承力索模型、所述预施加载荷和所述吊弦力元，构建得到柔性动力学模型，包括：
21.接收输入的所述吊弦力元的力元信息；
22.根据所述接触线模型、所述承力索模型、所述预施加载荷和所述力元信息，得到所述建模区间所对应的接触网动力学模型；
23.根据所述接触网动力学模型，对所述接触线模型和所述承力索模型组成的接触网进行区域覆盖，得到柔性动力学模型。
24.根据本发明提供的一种弓网耦合动力学模型的构建方法，所述加载刚性动力学模型，并将所述刚性动力学模型和所述柔性动力学模型进行耦合得到弓网耦合动力学模型，包括：
25.接收输入的受电弓参数，并根据所述受电弓参数得到刚性动力学模型；
26.将所述刚性动力学模型和所述柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
27.根据本发明提供的一种弓网耦合动力学模型的构建方法，所述方法包括：
28.接收输入的接触线和承力索的材料数据，并根据所述材料数据生成得到所述接触线和所述承力索分别对应的柔性化文件，其中所述材料数据至少包括材料性能、三维梁单元类型、横截面及特征信息。
29.本发明还提供一种弓网耦合动力学模型的构建装置，包括：
30.文件获取模块，用于根据柔性化文件，构建得到接触线模型和承力索模型；
31.力元建立模块，用于在所述接触线模型和所述承力索模型上确定吊弦点，并在所述吊弦点处建立所述接触线模型与所述承力索模型之间的吊弦力元；
32.约束设置模块，用于在所述吊弦点处施加约束，得到所述接触线模型对所述吊弦力元的预施加载荷；
33.模型构建模块，用于根据所述接触线模型、所述承力索模型、所述预施加载荷和所述吊弦力元，构建得到柔性动力学模型；
34.模型耦合模块，用于加载刚性动力学模型，并将所述刚性动力学模型和所述柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
35.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述弓网耦合动力学模型的构建方法。
36.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述弓网耦合动力学模型的构建方法。
37.本发明提供的弓网耦合动力学模型的构建方法、装置、电子设备和存储介质，在进行弓网耦合动力学模型的构建时，首先进行柔性动力学模型的构建，包括根据柔性化文件构建得到接触线模型和承力索模型，然后根据在接触线模型和承力索模型上确定的吊弦点建立吊弦力元，并且通过施加相关的力元设置，进而得到由接触线和承力索构成的接触网的柔性动力学模型，最后加载相关的刚性动力学模型，并进行模型的耦合处理，得到弓网耦合动力学模型。实现了通过快速在柔性化的接触线和承力索的对应位置建立力元，并通过预加载操作，完成接触网自动找形，并且通过带有张力的柔性接触网、三维实体铰接受电弓、弓网耦合使得模型构建更加准确和真实。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1是本发明提供的弓网耦合动力学模型的构建方法的流程示意图；
40.图2是本发明提供的建立力元的步骤的流程示意图；
41.图3是本发明提供的构建弓网耦合动力学模型的步骤的另一流程示意图；
42.图4是本发明提供的受电弓的结构示意图；
43.图5是本发明提供的弓网耦合动力学模型的结构示意图；
44.图6是本发明提供的弓网耦合动力学模型的构建装置的结构示意图；
45.图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.下面结合图1-图5描述本发明的弓网耦合动力学模型的构建方法。参照图1，图1是本发明提供的弓网耦合动力学模型的构建方法的流程示意图，其中，该方法包括：
48.步骤101，根据柔性化文件，构建接触线模型和承力索模型。
49.其中，弓网耦合动力学模型是列车的受电弓与接触网所组合的模型，且通常情况下接触网包括接触线、承力索和吊弦，但是在此所构建的弓网耦合动力学模型中，通过在柔性化的带张力的接触线和承力索之间建立力元，然后通过预加载操作，实现接触网的自动找形。
50.具体地，在构建弓网耦合动力学模型时，首先建立接触线模型和承力索模型，通过根据所输入的柔性化文件，设置接触线模型和承力索模型的相关信息，以模拟真实的接触线和承力索，进而得到接触线模型和承力索模型。
51.示例性地，对于用于构建接触线模型和承力索模型的柔性化文件，是预先根据输入的相关材料信息所得到的。其中，得到柔性化文件时，包括：接收输入的接触线和承力索
的材料数据，并基于材料数据生成得到接触线和承力索分别对应的柔性化文件，其中材料数据至少包括材料性能、三维梁单元类型、横截面及其特征信息。
52.而在得到柔性化文件时，可以采用有限元方法实现。以得到接触线所对应的柔性化文件为例，首先根据真实数据设置接触线的材料性能、三维梁单元类型和横截面，进而可以建立能够真实反应其性能的接触线模型，而此时在完成设置之后，可以生成相应的cdb格式文件用以保存此时所设置的数据。
53.然后，通过设置确定在接触线上用以建立力元的主节点，进行子结构求解，同时通过对接触线施加张力并进行静力学求解以db格式对求解得到的预应力数据进行保存。最后，根据所施加的张力得到接触线此时的应力时，通过求解可以得到相应的模态结果以sub格式对得到的结果数据进行保存。而所得到的三种格式的文件即组成了接触线柔性化时所需要的柔性化文件。
54.与接触线相同的是，也可以基于此种方式得到承力索进行柔性化处理时所需要的柔性化文件。
55.而在得到了对接触线和承力索进行柔性化处理时所需要的文件之后，可以在进行建模处理时，模拟和建立真实的带有柔性化特征的接触线模型和承力索模型。
56.另外，在根据柔性化文件得到接触线模型和承力索模型时，首先在多体动力学软件中将不同格式的文件进行处理，并通过数据的读取得到用于建立接触线模型和承力索模型的有效数据。
57.步骤102，在接触线模型和承力索模型上确定吊弦点，并在吊弦点处建立接触线模型与承力索模型之间的吊弦力元。
58.具体地，在所建立的接触线模型和承力索模型上确定用于建立力元的吊弦点，其中吊弦点包括在接触线模型上的吊弦起点和在承力索模型上的吊弦终点，进而在吊弦点处建立接触线模型与承力索模型之间的吊弦力元。其中，力元是多体系统中物体间的相互作用力。此时通过建立力元，将接触线模型与承力索模型进行连接，模拟两者之间的连接关系和相互作用。
59.示例性地，在现实中，利用相应的承接装置或者设备用以支撑接触线和承力索，且通常情况下都是固定间隔设置一个承接装置，如固定电线的电线杆，通过等间距的设置实现对电线的铺设，同样的对于接触网也是如此。因此，在建立接触线模型与承力索模型之间的力元时，可以通过选择一个设置区间，通过对该区间的力元建立，然后通过复制修改的方式完成对整个接触网的力元建立。具体参照图2，图2是本发明提供的建立力元的步骤的流程示意图，其中，该步骤包括步骤201至步骤203。
60.步骤201，在接触线模型上确定跨的跨起点和跨终点，并根据跨起点和跨终点得到建模区间，其中建模区间基于相邻的跨起点和跨终点得到；
61.步骤202，在建模区间确定吊弦起点，并根据吊弦起点在承力索模型上确定吊弦终点；
62.步骤203，根据吊弦起点和吊弦终点，建立接触线与承力索之间的吊弦力元。
63.具体地，在建立一个区间段的力元时，首先需要确定建立力元的建模区间，此时在接触线模型上确定一个跨的跨起点和跨终点，进而根据所确定的跨起点和跨终点得到建模区间，且相邻的一个跨起点和一个跨终点构成一个建模区间，然后在建模区间上确定吊弦
起点，以及在承力索模型上确定与吊弦起点相对应的吊弦终点，最后根据吊弦起点和吊弦终点建立在该建模区间的吊弦力元。
64.在实际应用中，所描述的建模区间基于一个跨，也就是如上描述的两个相邻的承接装置所组成的区间，通过一个跨的多个吊弦力元的建立，可以完成对整个接触网模型中吊弦力元的建立。
65.在确定跨的跨起点和跨终点时，可以是实时确定的，如在进行建模时通过实时操作在接触线模型上选择一个区间，进而可以在承力索模型上也会存在一个相对应的区间，还可以是柔性化文件中所包含的，如在柔性化文件中保存有接触线和承力索的长度、每一个跨的长度、每一个跨所包含的主节点的数量等，其中主节点可以是进行力元建立的吊弦点。
66.步骤103，在吊弦点处施加约束，得到接触线模型对吊弦力元的预施加载荷。
67.具体地，在接触线模型上确定了吊弦点之后，通过在吊弦点处施加相应的约束，实现吊弦力元对接触线模型的作用，进而通过支反力确定接触线模型对力元的预施加载荷。
68.对于整个接触线模型，可以将其分为三个部分，包括首跨、中间跨和尾跨，在确定预施加载荷时，通过对三跨中各力元的预施加载荷进行确定，然后将中间跨进行扩展，以得到每一个跨中各吊弦力元的预施加载荷。
69.由于首跨和尾跨与中间跨之间的差异，在确定预施加载荷时，需要对整个接触线模型进行约束处理，包括：获取接触线模型对应的柔性化文件中的初始应变，在接触线模型两端施加约束，跨与跨之间连接处施加约束，并施加重力加速度和初始应变。在完成对接触线模型的每一个跨的起点和终点的约束，接着通过在吊弦点处施加相应的约束，同时对于整个的接触线模型，还会在接触线模型的两端施加约束，以得到接触线模型对吊弦力元的预施加载荷。
70.而在确定和得到接触线模型对吊弦力元的预施加载荷时，包括：在接触线模型的吊弦点处，施加竖直方向的约束；根据约束、重力和初始应变，确定对接触线模型在吊弦点处的作用力，并将作用力作为在吊弦点对吊弦力元的预施加载荷。
71.需要说明的是，每一个跨之间的吊弦点(也就是主节点)的数量为若干，需要针对每一个吊弦点建立相应的力元，且每一个吊弦点所对应的力元是有所差异的，具体体现在所设置的刚度、阻尼以及预施加载荷等。
72.步骤104，根据接触线模型、承力索模型、预施加载荷和吊弦力元，构建得到柔性动力学模型。
73.具体地，在构建得到弓网耦合动力学模型时，需要构建好接触线模型、承力索模型以及吊弦力元等，因此，在建立吊弦力元之后，还需要设置各吊弦力元所对应的刚度和阻尼，同时将所得到的预施加载荷赋予在吊弦力元上，进而通过模型的构建，得到相对应的柔性动力学模型。
74.实际上，在进行模型的构建时，首先是建立一个跨所对应的模型，然后通过复制和修改等操作实现整个模型的构建。因此，在得到弓网耦合动力学模型时，包括：接收输入的吊弦力元的力元信息；根据接触线模型、承力索模型、预施加载荷和力元信息，得到建模区间所对应的接触网动力学模型；根据接触网动力学模型，对接触线模型和承力索模型组成的弓网进行区域覆盖，得到柔性动力学模型。
75.其中，接触网动力学模型为由接触线模型和承力索模型所构成的部分，然后通过将受电弓模型耦合到接触网动力学模型中，以得到弓网耦合动力学模型。
76.在构建整个的接触网动力学模型时，首先得到一个跨所对应的接触网动力学模型，此时通过接收输入的力元信息，包括刚度和阻尼，完成对吊弦力元的设定，同时还给吊弦力元设置一个预施加载荷用于初始作用于接触线模型和承力索模型，进而完成对一个跨的模型构建，最后根据所得到的接触网动力学模型对接触线模型和承力索模型所组成的接触网模型进行区域覆盖，通过覆盖和修改得到柔性动力学模型。
77.步骤105，加载刚性动力学模型，并将刚性动力学模型和柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
78.在得到了柔性动力学模型的构建之后，为了实现与受电弓的耦合，此时可以建立受电弓所对应的刚性动力学模型，然后通过耦合得到弓网耦合动力学模型。
79.而在构建得到刚性动力学模型时，可以通过输入相关的受电弓参数，通过模型构建所得到，然后再通过弓网接触力元完成模型的耦合。因此，在得到弓网耦合动力学模型时包括：接收输入的受电弓参数，并基于受电弓参数得到刚性动力学模型；将刚性动力学模型和柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
80.在得到弓网耦合动力学模型之后，可以用于后续的分析研究，如针对不同场景下运行情况的模拟。通过基于此时所得到的弓网耦合动力学模型，可以完成高精度和高效率的仿真研究。
81.参照图3，图3是本发明提供的构建弓网耦合动力学模型的步骤的另一流程示意图。
82.由图3所示的步骤可知，在进行构建时，通过在柔性化的带张力的接触线和承力索对应位置处建立力元，通过预加载操作，实现接触网自动找形，通过建立的一跨吊弦力元，复制修改完成对整个弓网的建立，再耦合能模拟各构件真实相对运动的多刚体受电弓三维实体模型，便捷有效地建立弓网耦合动力学模型。
83.其中，在建立弓网耦合动力学模型时，包括：
84.301、通过有限元方法对接触线、承力索做柔性化预处理：通过有限元方法，准备接触线和承力索柔性化的所需文件；
85.具体操作如下，以接触线为例：
86.首先，设置材料性能、三维梁单元类型、横截面及特征信息，进而建立能反应真实性能的接触线模型，而对于所设置的文件则利用cdb格式进行存储；
87.然后，设置接触线主节点，进行子结构求解。通过固定接触线一端，在另一端施加张力，进行静力学求解，并对求解得到的文件利用db格式进行存储；
88.最后，打开预应力开关，其中预应力为施加张力和重力时所产生的应力，进行预应力子结构求解，并对求解得到的文件利用sub格式进行存储。
89.通过上述步骤，得到接触线进行柔性化处理时需要的cdb格式文件、db格式文件、sub格式文件，同时在得到承力索进行柔性化处理时需要的cdb格式文件、db格式文件、sub格式文件时，方法相同。
90.302、在多体动力学软件中生成接触线、承力索的柔性化模型：在多体动力学软件中，利用步骤301中生成的cdb格式文件、db格式文件、sub格式文件，生成接触线和承力索柔
性化文件；
91.303、在接触线连接吊弦位置处施加约束，通过竖向约束的支反力获得接触线对吊弦的作用力，作为多体动力学建模中吊弦的预施加载荷：利用步骤301建立的接触线模型，在两端施加约束，跨与跨之间连接处施加约束，施加重力加速度和张力引起的初始应变，然后在吊弦处施加竖向约束，通过竖向约束的支反力获得接触线对吊弦的作用力，作为多体动力学建模中吊弦的预施加载荷；
92.304、设置接触线和承力索的柔性体频率和模态数目，并在主节点处生成marker点：在多体动力学软件中，导入接触线和承力索的柔性化文件，设置接触线和承力索的柔性体频率范围和模态数目；
93.305、通过力元连接marker点，设置刚度和阻尼，完成吊弦建模，并设置预施加载荷：在多体动力学软件中，通过力元连接接触线和承力索的marker点，并设置刚度和阻尼，以及设置步骤303中得到的吊弦的预施加载荷，完成力元的建立，而力元的建立相当于完成接触线和承力索的吊弦建模；
94.306、在多体动力学软件中，建立受电弓刚性模型，各部件之间通过铰链旋转副、约束副等连接在一起：在多体动力学软件中，建立刚性实体受电弓动力学模型。各构件采用刚体，底架与下臂、底架与下拉杆、上臂与下臂、上臂与下拉杆、上臂与上拉杆、上臂与弓头之间、上拉杆与弓头之间通过多个铰接旋转副、约束副等连接在一起，如图4所示。
95.例如：弓头滑板与弓头之间通过移动副，能实现上下运动，并有2个弓头弹簧力元，模拟两者之间的相互作用；底架绝缘子通过固定副固结在车顶；升弓弹簧力元连接在下臂和底架之间，将受电弓升起，并保持一定的静态升力。
96.307、在接触线上与滑板对应处设置随受电弓一起运动的marker点，通过力元连接受电弓上对应marker点，设置刚度、阻尼和预施加载荷，以此施加弓网接触力，完成弓网耦合动力学建模：在多体动力学软件中，在接触线上与滑板对应处设置随受电弓一起运动的marker点，通过力元连接受电弓上对应的marker点，设置刚度、阻尼和预施加载荷，以此施加弓网接触力，完成弓网耦合动力学建模。
97.如图5所示；
98.308、调试并开展相关分析工作：在完成的弓网刚柔耦合模型上，进行调试和进一步分析研究工作。
99.在上述实施例的弓网耦合动力学模型的构建方法中，在进行弓网耦合动力学模型的构建时，首先进行柔性动力学模型的构建，包括根据柔性化文件构建得到接触线模型和承力索模型，然后根据在接触线模型上、承力索模型上确定的吊弦点建立力元，并且施加相关的力元设置，进而得到由接触线和承力索构成的接触网的柔性动力学模型，最后加载相关的刚性动力学模型进行模型的耦合处理，得到弓网耦合动力学模型。实现了快速在柔性化的接触线和承力索的对应位置建立力元，通过预加载完成接触网的自动找形，并且通过带有张力的柔性接触网、三维实体铰接受电弓、弓网耦合使得模型构建更加准确和真实。
100.下面对本发明提供的弓网耦合动力学模型的构建装置进行描述，下文描述的弓网耦合动力学模型的构建装置与上文描述的弓网耦合动力学模型的构建方法可相互对应参照。
101.图6是本发明提供的弓网耦合动力学模型的构建装置的结构示意图，如图6所示，
该弓网耦合动力学模型的构建装置600包括：
102.文件获取模块601，用于根据柔性化文件，构建得到接触线模型和承力索模型；
103.力元建立模块602，用于在接触线模型和承力索模型上确定吊弦点，并在吊弦点处建立接触线模型与承力索模型之间的吊弦力元；
104.约束设置模块603，用于在吊弦点处施加约束，得到接触线模型对吊弦力元的预施加载荷；
105.模型构建模块604，用于根据接触线模型、承力索模型、预施加载荷和力元，构建得到柔性动力学模型；
106.模型耦合模块605，用于加载刚性动力学模型，并将刚性动力学模型和柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
107.基于上述实施例，力元建立模块602还用于：
108.在接触线模型上确定跨的跨起点和跨终点，并根据跨起点和跨终点得到建模区间，其中建模区间基于相邻的跨起点和跨终点得到；
109.在建模区间确定吊弦起点，并根据吊弦起点在承力索模型上确定吊弦终点；
110.根据吊弦起点和吊弦终点，建立接触线与承力索之间的吊弦力元。
111.基于上述实施例，约束设置模块603还用于：
112.获取所述接触线模型对应的柔性化文件中的初始应变，在所述接触线模型两端施加约束，跨与跨之间连接处施加约束，并施加重力加速度和所述初始应变。
113.基于上述实施例，约束设置模块603还用于：
114.在接触线模型的吊弦点处，施加竖直方向的约束；
115.根据约束和初始应变，确定对接触线模型在吊弦点处的作用力，并将作用力作为在吊弦点对吊弦力元的预施加载荷。
116.基于上述实施例，模型构建模块604还用于：
117.接收输入的吊弦力元的力元信息；
118.根据接触线模型、承力索模型、预施加载荷和力元信息，得到建模区间所对应的接触网动力学模型；
119.根据接触网动力学模型，对接触线模型和承力索模型组成的接触网进行区域覆盖，得到柔性动力学模型。
120.基于上述实施例，模型耦合模块605还用于：
121.接收输入的受电弓参数，并根据受电弓参数得到刚性动力学模型；
122.将刚性动力学模型和柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
123.基于上述实施例，文件获取模块601还用于：
124.接收输入的接触线和承力索的材料数据，并根据材料数据生成得到接触线和承力索分别对应的柔性化文件，其中材料数据至少包括材料性能、三维梁单元类型、横截面及其特征信息。
125.在上述实施例的弓网耦合动力学模型的构建装置中，在进行弓网耦合动力学模型的构建时，首先进行柔性动力学模型的构建，包括根据柔性化文件构建接触线模型和承力索模型，然后根据在接触线模型和承力索模型上确定的吊弦点建立力元，并且通过施加相关的力元设置，进而得到由接触线和承力索构成的接触网的柔性动力学模型，最后加载相
关的刚性动力学模型进行模型的耦合处理，得到弓网耦合动力学模型。实现了通过快速在柔性化的接触线和承力索的对应位置建立力元，通过预加载完成接触网的自动找形，并且通过带有张力的柔性接触网、三维实体铰接受电弓、弓网耦合使得模型构建更加准确和真实。
126.图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(communications interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行弓网耦合动力学模型的构建方法，该方法包括：根据柔性化文件，构建接触线模型和承力索模型；在接触线模型和承力索模型上确定吊弦点，并在吊弦点处建立接触线模型与承力索模型之间的吊弦力元；在吊弦点处施加约束，得到接触线模型对吊弦力元的预施加载荷；根据接触线模型、承力索模型、预施加载荷和吊弦力元，构建得到柔性动力学模型；加载刚性动力学模型，并将刚性动力学模型和柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
127.此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
128.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的弓网耦合动力学模型的构建方法，该方法包括：根据柔性化文件，构建接触线模型和承力索模型；在接触线模型和承力索模型上确定吊弦点，并在吊弦点处建立接触线模型与承力索模型之间的吊弦力元；在吊弦点处施加约束，得到接触线模型对吊弦力元的预施加载荷；根据接触线模型、承力索模型、预施加载荷和吊弦力元，构建得到柔性动力学模型；加载刚性动力学模型，并将刚性动力学模型和柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
129.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的弓网耦合动力学模型的构建方法，该方法包括：根据柔性化文件，构建接触线模型和承力索模型；在接触线模型和承力索模型上确定吊弦点，并在吊弦点处建立接触线模型与承力索模型之间的吊弦力元；在吊弦点处施加约束，得到接触线模型对吊弦力元的预施加载荷；根据接触线模型、承力索模型、预施加载荷和吊弦力元，构建得到柔性动力学模型；加载刚性动力学模型，并将刚性动力学模型和柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
130.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其
中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
131.通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
132.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种弓网耦合动力学模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括：根据柔性化文件，构建接触线模型和承力索模型；在所述接触线模型和所述承力索模型上确定吊弦点，并在所述吊弦点处建立所述接触线模型与所述承力索模型之间的吊弦力元；在所述吊弦点处施加约束，得到所述接触线模型对所述吊弦力元的预施加载荷；根据所述接触线模型、所述承力索模型、所述预施加载荷和所述吊弦力元，构建得到柔性动力学模型；加载受电弓刚性动力学模型，并将所述刚性动力学模型和所述柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。2.根据权利要求1所述的弓网耦合动力学模型的构建方法，其特征在于，所述在所述接触线模型上确定吊弦点，并在所述吊弦点处建立所述接触线与所述承力索之间的吊弦力元，包括：在所述接触线模型上确定跨的跨起点和跨终点，并根据所述跨起点和所述跨终点得到建模区间，其中所述建模区间基于相邻的所述跨起点和跨终点得到；在所述建模区间确定吊弦起点，并根据所述吊弦起点在所述承力索模型上确定吊弦终点；根据所述吊弦起点和所述吊弦终点，建立所述接触线与所述承力索之间的吊弦力元。3.根据权利要求2所述的弓网耦合动力学模型的构建方法，其特征在于，所述在所述吊弦点处施加约束，得到所述接触线模型对所述力元的预施加载荷之前，还包括：获取所述接触线模型对应的柔性化文件中的初始应变，在所述接触线模型两端施加约束，跨与跨之间连接处施加约束，并施加重力加速度和所述初始应变。4.根据权利要求3所述的弓网耦合动力学模型的构建方法，其特征在于，所述在所述吊弦点处施加约束，得到所述接触线模型对所述吊弦力元的预施加载荷，包括：在所述接触线模型的所述吊弦点处，施加竖直方向的约束；根据所述约束和所述初始应变，确定对所述接触线模型在所述吊弦点处的作用力，并将所述作用力作为在所述吊弦点对所述吊弦力元的预施加载荷。5.根据权利要求2所述的弓网耦合动力学模型的构建方法，其特征在于，所述根据所述接触线模型、所述承力索模型、所述预施加载荷和所述吊弦力元，构建得到柔性动力学模型，包括：接收输入的所述吊弦力元的力元信息；根据所述接触线模型、所述承力索模型、所述预施加载荷和所述力元信息，得到所述建模区间所对应的接触网动力学模型；根据所述接触网动力学模型，对所述接触线模型和所述承力索模型组成的接触网进行区域覆盖，得到柔性动力学模型。6.根据权利要求2所述的弓网耦合动力学模型的构建方法，其特征在于，所述加载刚性动力学模型，并将所述刚性动力学模型和所述柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型，包括：接收输入的受电弓参数，并根据所述受电弓参数得到刚性动力学模型；将所述刚性动力学模型和所述柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。
7.根据权利要求1所述的弓网耦合动力学模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括：接收输入的接触线和承力索的材料数据，并根据所述材料数据生成得到所述接触线和所述承力索分别对应的柔性化文件，其中所述材料数据至少包括材料性能、三维梁单元类型、横截面及特征信息。8.一种弓网耦合动力学模型的构建装置，其特征在于，包括：文件获取模块，用于根据柔性化文件，构建得到接触线模型和承力索模型；力元建立模块，用于在所述接触线模型和所述承力索模型上确定吊弦点，并在所述吊弦点处建立所述接触线模型与所述承力索模型之间的吊弦力元；约束设置模块，用于在所述吊弦点处施加约束，得到所述接触线模型对所述吊弦力元的预施加载荷；模型构建模块，用于根据所述接触线模型、所述承力索模型、所述预施加载荷和所述吊弦力元，构建得到柔性动力学模型；模型耦合模块，用于加载刚性动力学模型，并将所述刚性动力学模型和所述柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的弓网耦合动力学模型的构建方法。10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的弓网耦合动力学模型的构建方法。

技术总结
本发明提供一种弓网耦合动力学模型的构建方法及相关设备，其中方法包括：根据柔性化文件，构建接触线模型和承力索模型；在接触线模型和承力索模型上确定吊弦点，并在吊弦点处建立接触线模型与承力索模型之间的吊弦力元；在吊弦点处施加约束，得到接触线模型对吊弦力元的预施加载荷；根据接触线模型、承力索模型、预施加载荷和吊弦力元，构建得到柔性动力学模型；加载刚性动力学模型，并将刚性动力学模型和柔性动力学模型进行耦合，得到弓网耦合动力学模型。实现通过在柔性化的接触线和承力索的对应位置建立吊弦力元，通过预加载操作完成接触网自动找形，并且通过带有张力的柔性接触网、三维实体铰接受电弓、弓网耦合使模型构建更加准确和真实。更加准确和真实。更加准确和真实。


技术研发人员：刘雯 梁瑜 李徽 齐洪峰
受保护的技术使用者：中车工业研究院有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/9