轨道车辆泡沫铝填充吸能元件的优化设计

通过仿真研究了填充泡沫铝对吸能元件性能的影响,然后针对轨道车辆吸能装置中填充泡沫铝圆管元件参数进行优化研究.研究以质量最小为优化目标,以薄壁厚度、圆管直径以及泡沫铝密度为优化设计参数,以刚度为约束,运用序列二次迭代(SQP)法进行优化.最后,运用非线性有限元分析软件MSC.DYTRAN进行碰撞分析并验证了优化结果.结果表明:泡沫铝填充材料对元件的比吸能以及其他耐撞击性能的改善起到较为重要的作用;针对不同的吸能要求,泡沫铝密度需合理选取;填充泡沫铝的薄壁圆管壁厚度不宜取太大;泡沫铝材料的密度的选取应随压溃力的提高而适当增大.     

轨道车辆碰撞吸能闭孔泡沫铝优选设计

基于不同应变率加载条件下不同密度闭孔泡沫铝能量吸收曲线,进行轨道车辆碰撞吸能用泡沫铝材料优选设计,实现了泡沫铝的高效选择。提出轨道车辆碰撞吸能用泡沫铝逆向设计流程与优选方法,通过初选碰撞场景,确定泡沫铝专用吸能元件设计总体需求,构建其标准化应力与单位体积标准化吸能量之间的映射关系,预选厚度,正向计算碰撞条件下的应变率及对应的能量吸收能力,并进行需求比对,循环迭代,直至收敛于最优密度及厚度。最后,通过动车组头车耐撞性吸能元件设计实例,验证了泡沫铝密度与厚度优选的高效性,所提方法可大大提高轨道车辆碰撞吸能用泡沫铝的选材效率。     

无砟轨道降噪用泡沫铝吸声板研究

无砟轨道吸声板采用泡沫铝吸声材料,搭配密闭空腔,四周浇筑混凝土,表层覆盖格栅网,通过微孔、共振和衍射作用产生吸声效果。通过阻抗管试验,对比不同频率下结构的吸声系数和降噪系数,分析泡沫铝层数、表层和内层泡沫铝材质、表层和内层空腔深度组合对吸声效果的影响。根据试验结果,采用上下双层方案,表层为厚15 mm通孔泡沫铝,内层为厚10 mm闭孔泡沫铝,表层空腔深度30 mm,内层空腔深度80 mm。经混响室试验测定,在250~6 300 Hz较宽频率范围内吸声系数较高,降噪系数为1.0,达到了较好的吸声效果。     

泡沫铝在高速动车组中的应用

高速动车组的运行速度使其对车辆的轻量化、低能耗、环保舒适性提出了更高的要求,泡沫铝是一种新型的多功能材料,其质轻、吸声、耐腐蚀、环保、不燃、强度高的特性正适合高速动车组内装材料的要求。文章分析了泡沫铝材料的特点及其在动车组内装设计中的应用,并以CRH380动车组为例,阐述了泡沫铝在动车组内装材料的应用前景。     

低地板车泡沫铝防撞装置动静态性能研究

为了设计四模块低地板有轨列车耐撞性车体防撞装置,实现列车被动安全保护,采用数值仿真技术进行准静态和动态压缩计算,研究不同孔隙率下泡沫铝防撞块的吸能特性。研究结果表明:泡沫铝防撞块准静态压缩的压溃力呈现明显的弹性阶段、稳定压溃阶段和致密化阶段;泡沫铝防撞块的压溃力和吸收的能量随着孔隙率的减小而增加;同一孔隙率下,动态压缩过程初始压溃力的变化趋势与准静态压缩的压溃力大致相同,而随着泡沫铝的压实,准静态压缩的压溃力呈线性增大。     

桥墩泡沫铝基组合防撞装置耗能机理及缓冲效果

滚石灾害严重威胁山区铁路桥墩建设及运营安全。针对现有桥墩防撞装置存在缓冲效果差、不易安装修复等不足，开展防撞装置耗能机理及缓冲效果研究，提出采用具有优良耗能缓冲性能的泡沫铝和聚氨酯材料多层组合的防撞装置。结果表明：泡沫铝和聚氨酯材料均具有稳定的变形破坏模式和较长的应力平台区，可持续稳定地吸收能量；组合结构耗能效果与缓冲材料的厚度和密度分布相关，增加泡沫铝材料厚度和密度，组合结构吸能总量增幅较大，吸能效率和吸能稳定性受组合结构中的聚氨酯材料的影响较大；防撞装置缓冲材料按上层（表层）50 mm聚氨酯、下层（底层）50 mm泡沫铝的双层结构配置，防护效果最佳。     

发泡铝在铁路客车上的应用前景分析

发泡铝,又称泡沫铝,在铝或铝合金基体中均匀分布大量连通或不连通孔洞制作而成,是一种集结构、性能一体化的新型轻质多功能材料。介绍了发泡铝材料在国内外的发展概况、性能特点及其在铁路客车上的应用前景。     

PTFE填充泡沫铝/聚甲醛复合材料力学与摩擦学性能的研究

采用注塑成型的方式,将聚甲醛(POM)注入开孔泡沫铝(AF)中,形成一种互穿结构的复合材料(IPC)。该复合材料与纯泡沫铝和聚甲醛相比,其弯曲强度和冲击强度都有很大改善。在泡沫铝/聚甲醛复合材料中加入10%PTFE,能有效改善材料机械性能。对复合材料(IPC)进行的销-盘式摩擦试验表明,AF/POM/PTFE材料的摩擦系数比AF/POM低约12.7%,磨损量减少33.3%。对材料的磨损表面进行的SEM和EDS分析表明,复合材料耐磨性的增加与摩擦过程中形成的转移膜有关。     

轨道车辆车体夹芯复合材料及应用

基于轨道车辆车体夹芯复合材料应用,通过对泡沫芯材基本力学性能和防火性能研究,开展车体夹芯结构芯材选型。研究表明,采用PMI泡沫/铝蒙皮夹芯结构车体部件组装成整车车体后,相比铝合金车体减重24%~28%;与纤维树脂蒙皮夹芯复合材料相比,铝蒙皮夹芯结构复合材料车体在成本、效率、安全性、成熟度等方面有较大优势。     

重载铁路泡沫轻质土路基结构变形试验研究

提出了一种适用于重载铁路的泡沫轻质土路基结构,对泡沫轻质土物理力学性质进行了试验研究。建立35～40 t轴作用下重泡沫轻质土路基结构有限元模型,计算分析了路基动荷载的幅值、分布、传递规律、作用深度。在室内开展了泡沫轻质土路基结构实尺模型试验,结果表明,在大荷载疲劳条件下,动变形小于0. 36 mm,累积变形小于0. 80 mm。泡沫轻质土路基结构性能较好,具有较为稳定的抵抗变形的能力。