非稳态载荷对二维轮轨纯滚动接触应力和变形的影响

为了揭示轮轨波状表面与非稳态载荷的内在联系,利用有限元法,建立了二维弹塑性轮轨纯滚动接触计算模型,分析法向接触载荷波动值对钢轨残余应力、应变和变形的影响。模型中材料本构采用考虑棘轮效应的Jiang-Sehitoglu模型,非稳态仅考虑法向接触载荷的简谐变化,用弹塑性无限半空间表面上重复移动赫兹法向压力分布模拟反复纯滚动接触过程。发现非稳态法向接触载荷作用下产生同样波长的波状接触表面;随滚动次数的增加,残余应力增大,但很快趋于稳定,而残余应变也增大,但增大速率衰减;载荷波动值越大,波谷和波峰处的纵向残余应力越大,波谷处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越大,而波峰处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越小,波深越大。     

B型地铁转向架轴箱疲劳强度分析

牵引装置用来实现车体和转向架之间的纵向作用力的传递,其强度可靠性对转向架的安全运行有着重要的影响。本文根据UIC615-1~BENl3749或UIC615—4制定计算载荷和计算载荷工况,用有限元方法对B型地铁转向架牵引装置的主要承载结构的强度进行分析。分析结果表明,该结构的牵引装置的结构疲劳强度可以满足转向架运行要求。B型转向架轴箱体结构强度分析根据UIC510-5、ENl3979-1、ENl2082、UIC615-1~DENl3749或UIC615-4或UIC515-4制定计算载荷和计算载荷工况．用有限元方法进行强度分析。轴箱体结构制造材料ZG230-450的许用应力参数,根据GBl1352和机械工程材料性能数据手册确定。轴箱体在确定载荷工况的计算载荷作用下,疲劳强度均满足设计要求。在疲劳强度载荷工况下,轴箱体的应力幅值均小于其对应许用应力幅,其最小安全系数为1．22出现在箱体下部筋板板边的圆弧区域。     

多轴转向架焊接构架焊缝应力集中分析与寿命研究

利用美国ASME-2007标准中的结构应力法和有限元数值分析技术,研究某多轴转向架焊接构架焊缝结构应力分布规律,指出在垂向斜对称载荷工况作用下构架应力集中发生部位;以降低焊缝应力集中为出发点,对焊接构架结构进行改进设计.构架改进结构后焊缝结构应力幅值降低,疲劳寿命显著提高.     

200 km/h高速客车车体结构分析及改进

全面分析了200km/h高速客车车体的结构特点,建立了结构分析计算模型.通过对垂向载荷工况、纵向拉伸载荷工况、纵向压缩载荷工况、气动载荷工况和运用状态垂向载荷工况的分析计算,结果表明:该车钢结构变形协调,强度薄弱部位主要表现为局部应力集中.解决应力集中问题不应加大构件断面尺寸,而应采用降低应力集中的结构措施或局部补强.     

200km／h高速客车车体结构分析及改进

全面分析了200km/h高速客车车体的结构特点，建立了结构分析计算模型。通过对垂向载荷工况、纵向拉伸载荷工况、纵向压缩载荷工况、气动载荷工况和运用状态垂向载荷工况的分析计算，结果表明：该车钢结构变形协调，强度薄弱部位主要表现为局部应力集中。解决应力集中问题不应加大构件断面尺寸，而应采用降低应力集中的结构措施或局部补强。     

高速动车组焊接构架疲劳强度评估

针对高速动车组焊接构架的结构特点,建立某型高速动车组转向架焊接构架有限元模型,基于TB/T 2368-2005标准对焊接构架进行静强度分析,遴选出相对薄弱部位,并基于动应力法对选取的薄弱部位进行动应力计算,结合材料的Goodman疲劳曲线,评估焊缝区和非焊缝区的疲劳强度.结果表明:超常载荷工况下,构架的最大应力出现在焊缝区,为296 MPa,13种模拟运营工况下,无缝区的最大应力为225 MPa,焊缝区的最大应力为195 MPa,均未超出结构材料的许用值. 6个考察部位中只有侧梁下盖板和转臂座连接处的应力幅略高于焊缝疲劳许用应力,其余各部位的动应力均符合设计要求.     

侧墙开洞拱形地铁车站结构三维地震响应分析

基于数值模拟的方法,建立了土—拱形地铁车站侧墙开洞接通道相互作用的三维数值分析模型,研究了其在水平地震作用下的动力响应规律。结果表明,开洞部位结构边墙或中柱的加速度峰值随着开洞数量的增加而减小,而下边墙的加速度略大于上边墙的加速度;开口部位结构侧墙的最大压应力随开洞数量的增加逐渐增加、弯矩幅值却逐渐减小,而中柱的最大压应力和弯矩幅值均逐渐增加;开洞部位的加速度峰值、相对位移峰值及应力或内力幅值均与侧墙开洞形式有关,正方形开洞工况下的加速度相对最大、横矩形次之、圆形最小;相同开洞面积时,侧墙横向矩形开洞引起的地震反应比竖矩形的略大,开洞角部是抗震设计的薄弱环节。     

不同垂直距离下无牙颌髁突应力分布的三维有限元研究

目的 探讨无牙颌患者在不同垂直距离下髁突的应力分布特征.方法 采用螺旋CT断层扫描技术,经图像数字化处理等方法构建无牙颌患者配戴不同垂直高度全口义齿时下颌骨和颞下颌关节三维有限元模型,分析载荷状态下髁突的应力分布状况.结果 不同垂直距离时,髁突每个区域拉、压应力并存,分布趋势基本一致,但不同部位的应力值相差较大,随垂直距离降低(由H-2位到H-6位),各区应力值呈减小趋势,在H-8位时各区应力值呈增大趋势.结论 在同等载荷情况下,垂直距离的改变对无牙颌各区域产生不同的应力效果.     

轮轨热接触耦合效应的有限元分析

针对制动热应力问题,运用有限元直接耦合法,对车轮热接触工况进行了模拟,采用耦合方程同时求解温度场和位移场,研究了纯机械载荷工况和热接触耦合工况下轮轨应力分布与变化规律,分析了车轮及钢轨表层材料和次表层材料的变形、温度与应力之间的关系.分析结果表明:由于热应力的影响,车轮表面以下0～1 mm的表层区域等效应力最大值增大了...     

乘用车悬架系统开裂原因分析与结构优化

针对某款乘用车悬架总成开裂的问题,建立悬架系统有限元分析模型。对副车架及上摆臂部件在制动、转向、垂直冲击3种工况下的应力进行有限元分析,找出应力最大的部位,从而对悬架部件的结构进行改进。优化前后的悬架有限元分析结果表明:优化后有效降低了悬架系统的应力。优化后的悬架分别在制动、转向、垂直冲击工况下进行可靠性道路试验,系统部件均未出现问题,说明该车悬架系统优化方案合理。     

惯性载荷作用下结构应力法焊接结构抗疲劳性能研究

基于结构应力法计算了焊缝的等效结构应力和累积损伤比,对这两种焊接形式在惯性载荷作用下的疲劳特性进行了分析.分析了采用名义应力法和等效结构应力法对有限元网格尺寸的敏感性,验证了采用等效结构应力法对网格尺寸不敏感;分析了焊缝类型、承载方向及焊接板厚度对结构疲劳寿命的影响.结果表明,当载荷方向垂直于焊线且垂直板所在平面时,焊缝的寿命最低,且对接焊缝比角焊缝更易发生破坏;在三个方向惯性载荷共同作用下,角焊缝的疲劳寿命要比对接焊缝疲劳寿命长;在保证焊趾两侧刚度协调的前提下,同时增加两个焊接板件厚度可以提高焊缝的疲劳寿命,只增加或者减少一个板件厚度,都会导致焊缝疲劳寿命降低,尤其是角焊缝.     

基于行驶工况的零部件耐久性测试工况构建

针对汽车零部件耐久性测试工况获取过程复杂的问题,提出了通过实际行驶工况解析出零部件耐久性测试工况的方法.基于西安市某线路纯电动公交车实际运行数据构建得出行驶工况,根据车辆实际参数建立整车仿真模型,仿真并计算得到基于实际行驶工况的电机输出轴应力载荷工况.由线性疲劳累计损伤理论和电机输出轴材料S-N曲线得出电机输出轴损伤值计算方法,并通过四峰谷值雨流计数法统计出不同应力载荷工况下的电机输出轴受到的损伤值,从而得出对应的循环寿命,选择寿命最短的行驶工况对应的电机转速工况和转矩工况作为电机输出轴耐久性测试工况.     

基于行驶工况的零部件耐久性测试工况构建

针对汽车零部件耐久性测试工况获取过程复杂的问题,提出了通过实际行驶工况解析出零部件耐久性测试工况的方法.基于西安市某线路纯电动公交车实际运行数据构建得出行驶工况,根据车辆实际参数建立整车仿真模型,仿真并计算得到基于实际行驶工况的电机输出轴应力载荷工况.由线性疲劳累计损伤理论和电机输出轴材料S-N曲线得出电机输出轴损伤值计算方法,并通过四峰谷值雨流计数法统计出不同应力载荷工况下的电机输出轴受到的损伤值,从而得出对应的循环寿命,选择寿命最短的行驶工况对应的电机转速工况和转矩工况作为电机输出轴耐久性测试工况.     

高速动车组制动风缸吊装结构振动特性分析

为了解制动风缸吊装结构的振动特性,应用有限元分析软件ANSYS对两种吊装结构的风缸单元进行模态分析和瞬时振动加速度下的结构响应分析,获得了吊装结构的各阶固有频率和振型以及不同载荷工况下吊装结构的应力分布.仿真结果表明,方案一吊装结构的横向承载能力比纵向、垂向承载能力弱,横向刚度相对较低;吊装结构的最大应力出现在吊座与吊带的连接处,该位置结构强度相对较弱;方案二吊装结构的各阶固有频率和刚度均有所提高且最大应力幅值大幅降低.对比分析表明,方案二吊装结构的振动特性优于方案一.     

高速列车齿轮箱应力响应与疲劳损伤评估

进行了高速列车线路试验, 研究了GPS信号与齿轮箱结构的受力特点, 获取了扭矩载荷和振动载荷作用下齿轮箱的应力时间历程曲线, 分析了在扭矩载荷、振动载荷作用下齿轮箱的应力响应特性, 并编制了应力谱, 利用疲劳损伤影响参数来反映扭矩载荷和振动载荷对齿轮箱疲劳损伤的影响程度。研究结果表明: 在扭矩载荷作用下, 列车牵引与制动的交替变化会使齿轮箱产生较大的应力响应, 最大应力幅值为25.80MPa; 在制动工况下, 齿轮箱应力呈阶梯形变化; 列车低速运行时齿轮箱吊杆座端部的高应力幅值频次大于高速阶段, 结构疲劳损伤影响参数由0.20减小到0.08, 减小了60.0%。在振动载荷作用下, 列车运行速度由350km·h-1减小到200km·h-1时, 齿轮箱吊杆座端部的应力响应强度由2.08MPa减小到0.97MPa, 降低了53.4%;在同一速度等级下, 列车头部齿轮箱的应力幅值低于列车尾部; 列车由牵引状态转变为惰性运行时, 齿轮箱的应力响应强度由3.4MPa减小到1.0MPa, 降低了70.6%;列车由低速运行转为高速运行时, 齿轮箱端部疲劳损伤影响参数由0.009增大到0.260, 增大了27.9倍。      

基于轴对称模型的货车车轮结构疲劳强度分析

为了分析铁路货车车轮的疲劳强度,建立了车轮轴对称模型,根据国际铁路联盟标准UIC510-5/2003规定的计算载荷和载荷工况,计算了车轮的疲劳强度,用Goodman曲线对疲劳强度进行了评定。计算结果表明:在紧急制动的热载荷作用下,车轮辐板区域在制动70s时产生最大von_Mises应力;在紧急制动的热载荷与机械载荷联合作用下,车轮辐板区域在制动43s时产生最大von_Mises应力;在曲线紧急制动载荷工况的计算载荷作用下,车轮辐板区域的von_Mises应力最大;车轮辐板疲劳强度满足要求。     

刚构桥上无砟轨道无缝线路静力特性分析

针对刚构桥上无砟轨道无缝线路的受力与变形进行研究，以梁-板-轨相互作用原理为基础，分别建立刚构桥上CRTSⅢ型板式和CRTSⅠ型双块式无砟轨道无缝线路空间耦合模型，计算伸缩、挠曲、制动、断轨工况下轨道结构和桥梁纵向力及位移，并对两种轨道结构静力特性进行对比分析，为刚构桥上无缝线路轨道结构设计提供参考。结果显示：在温度荷载、列车荷载作用下，采用CRTSⅠ型双块式轨道结构时钢轨纵向力更小，但轨板相对位移增幅明显，可能产生安全隐患；在列车制动荷载工况下，采用CRTSⅢ型板式轨道结构时钢轨纵向力与轨板相对位移均更小；在断轨工况下，采用CRTSⅠ型双块式轨道结构时断缝值超过了规范容许限值。建议在刚构桥上采用CRTSⅢ型板式无砟轨道。     

基于mixed Lagrangian/Eulerian方法的轮轨滚动接触特性分析

为了缩短有限元方法显式计算轮轨滚动接触的时间,采用mixed Lagrangian/Eulerian方法建立了轮轨滚动接触有限元模型.应用该模型对轮轨接触区的单元进行细化,计算了列车在启动、运行和制动工况下轮轨的接触特性.计算结果表明:不同工况下,轮轨滚动接触区最大Mises应力、最大接触应力和接触斑面积等法向特性变化幅度均在2%以内,但接触区纵向截面中Mises应力分布及纵向剪切应力分布有较大变化;启动和制动工况下,最大Mises应力和最大纵向剪切应力位置均比自由滚动时更接近于轮轨表面;不同工况下,摩擦力大小和方向发生变化,在列车牵引和制动工况中,摩擦力达到极限时轮轨间出现完全滑动,摩擦力方向与滑动方向相反,且不同速度等级下的纵向摩擦力变化幅度也在2%以内.      

探求△Yr的基本思路及尾部下陷工况下△Yr之探求

提出探求△yr（推土机铰点0每区间末在纵向垂直偏离本区间台车架基线之数量）的基本思路;按此思路对尾部下陷工况下的△Yr进行了研究,导出了尾部下陷工况下计算△t的公式;利用铲刀纵前向运动的履带式推土机模型对该工况下克服后扰及届型扰动进行了物理仿真．研究结果表明：在此工况下,无论本区间内履带下地形如何,自控系统可根据△r和铲刀刃纵倾轨迹角αc的控制公式克服履带下地形的扰动,使αc最终等于期望的铲刀刃纵倾轨迹角α＇．仿真结果证实了探求△r的基本思路对尾部下陷工况可行,导出的△一表达式使αc控制公式在此工况下的应用迈出了一大步．     

探求ΔYr的基本思路及尾部下陷工况下ΔYr之探求

提出探求ΔYr(推土机铰点O每区间末在纵向垂直偏离本区间台车架基线之数量)的基本思路;按此思路对尾部下陷工况下的ΔYr进行了研究,导出了尾部下陷工况下计算ΔYr的公式;利用铲刀纵前向运动的履带式推土机模型对该工况下克服后扰及β型扰动进行了物理仿真.研究结果表明:在此工况下,无论本区间内履带下地形如何,自控系统可根据ΔYr和铲刀刃纵倾轨迹角αc的控制公式克服履带下地形的扰动,使αc最终等于期望的铲刀刃纵倾轨迹角α'.仿真结果证实了探求ΔYr的基本思路对尾部下陷工况可行,导出的ΔYr表达式使αc控制公式在此工况下的应用迈出了一大步.