碳纤维复合材料地铁受电弓设计与分析开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着城市轨道交通的快速发展，地铁作为一种高效、便捷的交通工具，其安全性和可靠性越来越受到重视。

受电弓作为地铁车辆与接触网之间进行电流传输的关键部件，其性能直接影响着地铁的行驶安全和供电稳定性。

目前，地铁受电弓主要采用金属材料制造，但存在着重量大、易腐蚀、电气性能不佳等缺点。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，随着碳纤维复合材料技术的不断发展和应用领域的不断拓展，其在地铁受电弓上的应用研究也逐渐引起国内外学者的关注。

1. 国内研究现状

国内对于碳纤维复合材料在地铁受电弓上的应用研究尚处于起步阶段，相关研究主要集中在碳纤维复合材料性能分析、受电弓结构优化等方面。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题研究的主要内容包括以下几个方面:
1.对碳纤维复合材料的力学性能、物理性能进行分析，并与传统地铁受电弓材料进行对比，阐述碳纤维复合材料应用于地铁受电弓的优势。

2.对地铁受电弓的工作原理和受力情况进行分析，建立受力分析模型，计算关键部件的受力状态，为碳纤维复合材料地铁受电弓的设计提供理论依据。

3.完成碳纤维复合材料地铁受电弓的结构设计，包括确定设计方案、选择合适的碳纤维复合材料、设计弓头和弓杆的结构形式，并对结构参数进行优化。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法，具体步骤如下：
1.文献调研阶段：查阅国内外相关文献，了解碳纤维复合材料性能、地铁受电弓结构设计、有限元分析方法等方面的研究现状，为本研究提供理论基础和技术参考。

2.碳纤维复合材料性能分析阶段：通过查阅文献、进行力学测试等方法，获取碳纤维复合材料的力学性能和物理性能参数，并与传统地铁受电弓材料进行对比分析，确定碳纤维复合材料应用于地铁受电弓的可行性。

3.地铁受电弓受力分析阶段：分析地铁受电弓的工作原理和受力情况，利用solidworks、catia等建模软件建立三维模型，并根据实际工况确定载荷和边界条件，利用ansys、abaqus等有限元分析软件进行静力学分析和动力学分析，得到关键部件的应力、应变、位移等参数，为碳纤维复合材料地铁受电弓的设计提供理论依据。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.将碳纤维复合材料应用于地铁受电弓设计，突破了传统金属材料的限制，为地铁受电弓的轻量化、高性能化提供了新的解决方案。

2.建立了基于碳纤维复合材料的地铁受电弓受力分析模型，考虑了材料的各向异性和非线性特征，提高了受力分析的准确性和可靠性。

3.提出了一种新型的碳纤维复合材料地铁受电弓结构设计方案，优化了弓头和弓杆的结构形式和尺寸参数，提高了受电弓的力学性能和电气性能。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 刘宝臣,王旭,张强. 基于碳纤维复合材料的地铁受电弓滑板研制[j]. 玻璃钢/复合材料,2022(05):45-50.

[2] 邓尤,彭程,肖守讷,等. 复合材料地铁受电弓动态性能仿真分析[j]. 噪声与振动控制,2021,41(06):179-185.

[3] 周军,肖守讷,何华,等. 地铁车辆受电弓弓头型面优化设计[j]. 机械工程学报,2020,56(16):278-286.