体-壳混合单元与实体单元在构架强度计算中的对比分析

采用体单元与体-壳混合单元分别对某型地铁车辆构架进行数值模拟,模拟计算中针对体单元与壳单元自由度不同的问题,使用多点约束法(MPC)在体壳单元接触面建立连接。计算结果表明,两者的位移与应力分布情况一致,体-壳混合单元与实体单元位移值大小相同,但最大应力强度值小于实体单元,最大相对误差为8.3%,处于精度允许范围内,两者均满足构架静强度要求。     

新建铁路平面横向误差计算及线位拟合研究

采用由直线单元、圆曲线单元、缓和曲线单元组成的有序链表来描述新建铁路的设计线位,在此基础上研究新建铁路构筑物中心平面横向误差的计算方法,研究基于最小二乘法拟合直线单元和圆曲线单元再解算出缓和曲线单元的新建铁路线位拟合方法.     

轨道车辆制动控制单元的仿真技术研究

为提高轨道车辆制动控制单元的开发效率和质量,提出了一种基于仿真技术的制动控制单元一体化设计方法,在介绍制动系统组成及制动控制单元工作原理的基础上,基于该设计方法,实现了制动控制单元及被控对象的仿真建模和离线仿真、制动控制单元的快速控制原型仿真和制动控制单元的硬件在回路仿真,完成了制动控制单元的开发和测试。测试结果表明制动控制单元能满足要求,同时验证了基于仿真技术的设计方法的有效性。     

有限元三维实体单元与壳单元的组合建模问题研究

板单元与实体单元之间的连接由于本身自由度的不同使转动自由度不连续，这个问题是有限元计算中比较难以解决的问题，本文采用复合单元来实现板单元与实体单元之间的过渡，复合单元可以看成是板单元与实体单元的组合，其刚度矩阵可以看成是板单元刚度矩阵与实体单元刚度矩阵的叠加，即复合单元具有三个方向的位移自由度和三个方向的转动自由度，通过对全实体有限元模型和具有复合单元的有限元模型的计算证明，采用复合单元来实现板单元与实体单元之间的过渡，其计算结果与全实体有限元模型的计算结果偏差较小，结果真实可靠。     

隧道初衬计算单元类型的技术对比分析

隧道结构是包括围岩和支护的一个高度非线性系统,无论是荷载结构模型还是地层结构模型,多数都是建立在经验和类比基础上。初衬作为隧道工程中最为关键的一个环节,在目前的有限元计算中,对于初衬单元的建模有的是实体单元,有的是壳单元,两者相互比较的很少。本文就初衬单元的技术问题进行分析研究,得出非独立实体单元、独立实体单元和独立壳单元的区别以及它们各自的特点,推荐采用独立实体单元衬砌模型分析计算。     

不同自由度单元之间连接刚度问题的研究与应用

针对有限元分析中,板壳单元与实体单元之间由于自由度的不匹配,使转动自由度在板壳单元与实体单元交界处产生不连续的问题,提出了采用约束方程进行联合建模的思路。根据有限元理论进行公式推导,得到了约束方程在板壳单元与实体单元连接处的刚度协调方程;用有限元实例进行计算比较验证;将该建模方法运用于某地铁车的仿真当中。理论分析及仿真结果表明,非协调性单元之间自由度的协调统一对仿真结果有较大的影响,采用约束方程在板壳单元与实体单元之间形成过渡能有效消除自由度不协调的问题,从而得到更切合实际的仿真结果。     

二乘二取二安全控制平台开发

二乘二取二安全控制平台包括二乘二取二逻辑运算单元,二取二开关量输入、输出单元,人机接口单元。逻辑运算单元由2块独立的CPU板构成二取二结构,2块CPU板通过板上硬件同步单元实现信息交互和同步,在软件上独立进行运算结果的比较,并通过第三方硬件比较器实现2块CPU板总线数据的实时校核,保证了双CPU比较的正确性。输入单元和输出单元中均设计了双套智能处理器,采用动态控制方式,在出现硬件故障时可导向安全侧。其中输入单元对现场继电器前后接点进行采集,输出单元输出采用双断方式,可实时检测板外混电情况。     

机车车体典型焊接接头应力分析

为解决近年来在采用壳单元的重载机车车体结构强度分析中,牵引梁与中梁过渡区域焊接接头的理论分析结果与试验结果存在较大差异这一问题,提出将车体主体结构离散为壳单元,分别采用壳单元和实体单元离散牵引梁与中梁的过渡区域。基于机车的运用工况,确定车体在纵向压缩和拉伸载荷作用下的理论应力分布并与试验结果进行对比,研究壳单元和实体单元对典型焊接接头应力分布的影响,并对该区域的局部结构进行优化。分析结果表明:在典型焊接接头区域,实体单元比壳单元具有更高的计算精度,且与试验结果吻合度较高;采用实体单元能更准确地模拟存在较高应力集中效应的焊接接头的应力分布。     

C1阶协调平行四边形薄板单元的构造

在板的有限元分析中,假定整体坐标系中的单元边界位移协调条件,即单元边界挠度沿边界方向三次分布,绕边界转角沿边界线性分布。通过常规的等参坐标变换将单元边界位移协调条件从整体坐标系变换到局部坐标系。在局部坐标系中直接根据协调边界位移条件,通过特殊的空间插值方法构造出一种新型的平行四边形协调薄板单元。理论证明,该薄板单元具有完备性和真正的C1阶连续性。从而较好地解决了薄板单元的C1阶连续性难题。数值分析结果表明,平行四边形协调单元的计算结果较非协调单元精确,收敛速度快。     

基于LVQ 神经网络的轨道单元状态综合评判方法研究

为了有效利用多种检测数据评判轨道单元的状态,提出利用 LVQ (学习矢量量化)神经网络建立轨道单元特征参数与轨道单元分级的关联模型,通过对 TQI (轨道质量指数)、轨道几何、加速度、晃车仪、添乘仪、人体感觉的超限扣分加权得到轨道单元的量化评分指标,并利用层次分析法确定各特征参数的权系数。根据大量实测数据建立随机样本,利用聚类方法确定轨道单元状态的分级。以轨道单元的量化评分指标作为输入,以聚类得到的表征轨道单元分级的矢量量化数据作为输出,利用误差反向传播方法训练 LVQ 神经网络模型。利用新的评判方法对某线路的轨道单元状态进行评判,结果表明该方法可行、有效,为轨道单元状态综合评判提供了一条新途径。     

弹性地基板分析的一种新方法

在板与地基的共同作用分析中,为了提高分析的精度,将每个板单元下的地基单元划分为2×2个子单元,假定每个子单元下的地基反力是均布的,用Boussinesq公式求得各个子单元在均布力作用下的位移系数,利用形函数和坐标变换公式建立子单元与原单元之间的力和位移关系,并将这种关系反映到地基柔度矩阵中去,将地基柔度矩阵求逆后与板刚度阵叠加并求解即可求得节点位移,进而求得地基反力和板中内力.     

一种三维耦合单元模型在涂抹层模拟中的应用

研究目的:排水井的材料性能与周围的土层有很大的不同,在数值计算时需要在涂抹层处设置接触单元来进行模拟,但一般的接触面单元大多仅仅考虑单元的应力-应变,不能反映涂抹层的渗透性问题.为了能同时考虑排水井沉降与周围土层沉降的差异性及普通接触面单元无法反映涂抹层渗透性的问题,本文通过研究,推导出一种新型单元来对涂抹层进行模拟.研究结论:在充分考虑涂抹层效应的基础上,构造了一种以20结点六面体等参单元耦合16结点等厚度接触面单元的耦合单元,来模拟排水井地基中的涂抹层,并编制了相应的有限元程序.通过程序计算分析了两算例,计算结果合理可靠,表明构造的耦合单元模型可以有效地应用于实际工程的数值模拟.     

客车单元制动缸通用检测平台的研究

针对当前国内客车车辆单元制动缸检测试验过程中存在的问题,研究设计一种客车单元制动缸通用检测系统,能够同时对四路不同型号单元制动缸进行性能试验.着重介绍客车单元制动缸的检测系统的设计,功能,以及测试结果分析.     

矿用自卸车车架振动疲劳寿命分析

为预测某矿用三轴重型自卸车车架的疲劳寿命,在Hypermesh中综合运用壳单元,实体单元,梁单元,焊接单元,刚、柔性连接单元等多种单元建立完整车架有限元模型,分析强度之后对其进行频响分析,得到车架载荷输入与结构应力之间的传递函数;在Nastran中生成车架MNF中性文件,在ADAMS/CAR中建立整车刚柔耦合模型,得到相应的载荷时程曲线,将其进行快速傅里叶变换结合频响分析结果,准确地预估车架疲劳寿命。     

基于CPCI总线的牵引控制单元设计与研制

牵引控制单元(TCU)是中国标准动车组牵引系统的核心关键部件。在分析中国标准动车组牵引控制单元系统功能的基础上,依据顶层设计,完成基于CPCI(Compact Peripheral Component Interconnect)高速数据总线的牵引控制单元硬件平台和软件平台开发与研制。自主研制的牵引控制单元在国家交流传动试验室已完成地面组合型式试验,装载自主研制牵引控制单元的中国标准动车组已在正线载客运行,装车考核状态良好,充分验证了牵引控制单元软硬件平台的可靠性、可用性。     

梁单元形函数在车桥时变系统振动分析中的选取研究

在阐述移动连接单元动力特性的基础上,提出了车桥时变系统振动分析中梁单元形函数所应满足的条件;导出了适合此系统振动分析的梁单元五次形函数,并通过算例分析了梁单元形函数的选取对此系统振动响应的影响。计算结果表明:选用三次形函数会导致梁单元结点处曲率的不连续,影响此系统振动响应的计算精度;选用五次形函数满足了移动连接单元对形函数的要求,获得更精确的计算结果。     

不同FE建模方法对疲劳强度分析结果影响的对比研究

为了提高工程结构强度分析的效率,基于ANSYS和Hyper Mesh平台建立了某型号机车焊接构架的全实体单元模型和体—壳混合单元模型,并对这2种建模方法的建模时间、分析周期及疲劳强度的计算精度进行了对比分析。针对体—壳混合单元组合建模中存在的体、壳单元连接处自由度不匹配的问题,在接口引入了RBE2刚性连接单元来提高计算精度。研究表明:全实体单元建模方法在工作量、分析周期以及有限元模型的规模等方面,都数倍于体—壳混合单元组合建模方法;采用合理的体、壳单元连接措施后,其疲劳强度分析计算精度的相对误差能控制在10%的范围内,对提高工程结构强度分析效率具有良好的应用价值。     

标准地铁主供风单元减振性能优化研究

主供风单元的振动对车辆系统振动的产生有极大影响，为有效降低主供风单元振动，通过系列化标准地铁简统项目对主供风单元振动性能进行了研究。建立了主供风单元有限元模型，提出基于积极隔振理论方法对主供风单元进行减振优化设计，通过有限元仿真计算优选了减振元件参数，并进行了试验验证。结果表明，主供风单元安装固有频率越低，其隔振率越高。当主供风单元安装固有频率设计为7 Hz,振动加速度有效值隔振率可达90%左右，满足设计需求。     

列车自动运行系统的双系热备切换方法研究

为克服现有技术在双系热备切换上可靠性低的不足,深入研究一种应用于列车自动运行系统的双系热备切换方法。该切换方法首先进行本系逻辑单元与对系逻辑单元的主备系竞争,当本系逻辑单元或对系逻辑单元竞争为主系时,控制输出与通信,并输出主系状态信号。通过双系热备之间的切换实现主备系切换,无需增加倒切(管理)单元或功能类似倒切(管理)单元的设备,提升系统的可靠性、简化系统设计。     

城市轨道交通安全门系统门控单元设计

摘用:本文简述轨道交通安全门系统门机控制单元的组成与功能,并针对该功能需求提出了门机控制单元软件和硬件设计方案.依据门控单元电气原理,设计和加工了安全门的门机控制单元的原理样机,以单门净开度为950mm的安全门作为实验平台进行试验验证,结果表明安全门门控单元运行效果良好,精度较高,安全符合设计要求,为安全门的工程化实现奠定基础.