油介质钢-BFPC结合面的热特性分析

为了研究钢和玄武岩纤维树脂混凝土（BFPC）组成的结合面在油介质条件下的热特性，首先，利用离散原理来计算钢-BFPC结合面的实际接触面积，由于结合面接触时本质上是微凸体接触，微凸体会受到挤压形成挤压应力不同的面积区域，故进一步考虑接触比重，提高实际接触面积结果的精确性；然后，根据结合面的形貌特征，结合傅里叶定律分析油介质条件下钢-BFPC结合面的传热机理；最后，分别通过理论计算和实验研究分析不同载荷（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 MPa）对结合面热特性参数的影响.研究结果表明：接触热阻随着载荷增大而减小，传热系数和导热系数随着载荷增大而增大，不同载荷下，理论计算与实验计算的接触热阻误差分别为6.40%、6.18%、5.85%、4.61%、3.73%，接触热阻的误差随着载荷增大而减小.     

HLN硬锁螺母防松原理解析

根据接触力学原理,应用有限元方法对某HLN硬锁螺母进行仿真分析,求解出三种偏心距HLN硬锁螺母所产生的附加摩擦力矩,验证了HLN硬锁螺母的防松原理及防松性能;并对螺栓和螺母的螺纹部位的应力进行了分析;研究结果可为螺栓联接的防松创新研究提供参考.     

地铁客车重要零部件转向架轴端吊耳螺栓脱落故障分析及解决措施

地铁客车运营时转向架轴箱体端部与吊耳的连接螺栓脱落严重威胁着地铁的安全行车.通过对脱落螺栓的形貌分析、材质检验及断口金相检测,基本排除了螺栓质量问题,但发现吊耳与其连接件间存在相对滑动的可能性;在EN13749标准规定的轴箱振动加速度以及线路实测振动加速度载荷的分别作用下,基于VDI 2230-2003标准对吊耳的连接螺栓进行强度分析,结果表明:两种载荷作用下螺栓强度均满足要求,但在线路实测载荷下连接螺栓的被连接件间的防滑移安全系数仅为0.997,同时疲劳工况下的安全系数也相对较低;接着,考虑到吊耳结构重量直接决定着连接螺栓的承载大小,提出新型吊耳结构,其重量仅为原结构重量的35％,一阶固有频率为原结构的1.3倍.同时,建议采用10.9级的法兰面螺栓M12mm×100mm作为吊耳连接螺栓,并配合使用宽边NordLock防松垫圈.     

摩擦面波状磨耗的分形描述方法

在自行搭建的销-盘试验机上进行自激励振动条件下的滑动摩擦试验,通过销-盘的摩擦运动来模拟轮轨间的平均接触应力。利用激光位移传感器测量盘试件摩擦面的波状磨耗尺寸,得到了不同试验条件下盘试件摩擦面的波状磨耗曲线。运用功率谱法对摩擦面的波状磨耗进行分形描述,根据功率谱指数与分形维数的关系计算不同试验条件下波状磨耗的分形维数,分析了分形维数与转速、法向载荷、转数等参数的关系。试验结果表明:在相同法向载荷下,利用功率谱法求得的分形维数随转速的增加而增大;在相同转速下,分形维数随法向载荷的增加而增大;在相同转速和法向载荷下,分形维数随转数的增加而减小;盘试件摩擦面波状磨耗的分形维数为1.79~1.92,分形特征显著,分形维数越大,盘试件摩擦面波状磨耗越严重,波状磨耗波长越长。利用功率谱法求得的结果与试验结果一致,可用分形维数定量描述摩擦面的波状磨耗。     

螺纹联接加载平面位置对载荷变形关系的影响

常规螺纹联接计算一般不考虑轴向外载荷加载平面位置对载荷变形关系的影响.而目前被业内广泛认可的德国VDI2230螺栓计算准则,则通过载荷因数φ对此问题进行了定量表述.依据静力平衡原理、胡克定律和变形协调条件等力学基本理论,探讨了加载平面处于不同位置时对螺栓及被联接件的载荷变形关系影响的基本原理,为深入研究螺纹联接及其工程应用提供了有益的参考.     

接触非线性分析及对车下吊装联接结构螺栓可靠性的校验

基于接触非线性理论,使用HyperMesh软件构建了城际动车车下吊装结构的接触有限元精细模型,通过ANSYS软件对吊装结构联接螺栓进行有限元接触分析.分析结果显示:工作工况下,最大螺栓应力出现在螺杆根部,预紧力对螺栓应力影响较大.通过对动车车下吊装结构的接触有限元分析,总结了若干影响接触非线性分析的因素,为铁路机车车辆接触非线性分析提供了若干有益的建模经验.     

路面随机不平度下车辆对路面的动载特性

采用快速傅立叶逆变换法对路面随机不平度进行时域模拟,建立二分之一车辆动力学模型,应用龙格-库塔法分析了路面等级、车速、载质量和车辆参数对路面动载荷的影响,研究了车辆产生的动载荷规律。仿真结果表明:车辆动载随着路面不平度的增大而明显增大;车辆动载和动载系数随着车速的提高而增大,且在固有频率附近会出现峰值;载质量的增加虽导致动载系数降低,但动载增大,故应严格限制超载现象;增大轮胎刚度和减小悬架阻尼都会引起车辆动载与动载系数的增大,因此,应限制高压轮胎的使用和选择合理的车辆阻尼参数。     

城际动车组车下大吨位设备吊装结构强度的精细分析

以某城际动车组的车下大吨位设备吊装为研究对象,建立包括40个联接螺栓在内的吊装部件接触非线性有限元模型,在EN12663-2010标准中相关载荷工况和螺栓预紧力的作用下,对吊装部件进行接触非线性有限元分析与评价;最后,基于吊装部件的有限元分析数据,通过查找各部件接触对、建立接触的局部坐标系并提取各工况接触面上的接触压力与接触摩擦力,计算部件接触面上的接触摩擦合力与最大静摩擦力的比值,实现了各工况吊装部件接触面的抗滑性分析,为动车组车下吊装结构的详细设计提供了相当的理论依据.     

轨道客车车体联接螺栓强度的数值模拟

基于螺栓联接传力特点、有限元技术以及相关标准,归纳总结出轨道客车车体联接螺栓强度分析的两种建模及评价方法.利用这两种方法,分别创建了动车组枕梁与边梁接触非线性分析模型以及地铁车模块化司机室与车体有限元模型;基于EN12663-2010标准载荷,校核某动车组枕梁与边梁联接螺栓及其被联接件的强度,以及某地铁车模块化司机室与车体联接螺栓的静强度和疲劳强度.这两种联接螺栓强度分析方法可推广到轨道客车车体底架吊装节点的强度设计中.     

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。     

轮轨三维非线性静态接触应力及其影响因素分析*

轮轨接触是高速列车运营安全中的关键问题,研究轮轨三维非线性静态接触应力及其影响因素是解决这些问题的关键。利用有限元分析软件 ANSYS,建立三维轮轨有限元模型,轮轨之间建立面面接触单元,对 TB锥形踏面和CHN60钢轨静态接触进行计算,分析轮重和材料模型因素对接触斑形状和面积的影响,并与 Hertz理论解进行对比,进而分析平均接触应力、轮轨 Mises应力的影响,再利用弹簧单元模拟弹性地基,考虑地基刚度因素对轮轨静态法向接触应力的影响。结果表明：轮轨接触斑面积和形状是轮轨接触应力的主要影响因素;轮轨接触斑形状与 Hertz理论的椭圆接触斑存在差异,随着轮重增加,接触斑面积的差距逐渐越大,导致轮轨平均接触应力不同;弹性材料的接触斑面积小于弹塑性材料接触斑面积;轮轨接触不可避免的出现塑性变形;法向接触应力随着地基刚度减小而减小,但过小的地基刚度会增加地基变形,对列车长期运行不利。     

撞击荷载作用下盾构隧道接头螺栓失效及参数分析

为了研究高速列车脱轨撞击盾构隧道时接头螺栓参数对螺栓失效和管片的影响. 基于ABAQUS有限元软件,建立了盾构隧道管片衬砌分块拼装式模型,利用时速200 km/h列车12.5° 斜向撞击荷载曲线,通过设置接触面单元和具有抗拉、抗剪、抗弯3种刚度组合的连接单元,近似模拟了盾构隧道接缝混凝土接触效应和螺栓连接效应,开展了不同螺栓直径和不同螺栓强度级别下管片接头螺栓的失效研究. 研究结果表明:在列车撞击荷载作用下,接头螺栓主要发生拉伸失效和剪切失效两种失效状态,失效后螺栓拉力和剪力降低为0,并且螺栓失效一般是相对列车行进方向相继出现的;拉伸失效通常出现在被撞块后端纵向螺栓,而被撞块环向螺栓和前端纵向螺栓一般发生剪切失效;各螺栓发生失效的时间随着接头螺栓强度级别的提高或螺栓直径的增大有所延后;不同螺栓参数下被撞块管片位移极大值均在6 cm左右,提高接头螺栓的强度级别和增大螺栓直径,将减小被撞块管片最终位移较大值区域面积以及最终位移极大值的数值,但管片最终位移极大值数值的减幅在10%以内,说明改变螺栓参数无法明显减小管片最终位移.      

吹填土渗流固结过程微观结构的分形特征

为分析渗流作用下吹填土固结过程中微观结构的变化规律,应用分形理论,定量描述吹填土的微观结 构特征,探讨吹填土的固化机理.通过吹填过程的室内模拟试验,对天津滨海新区最终沉降的吹填土进行了颗粒 分析试验和易溶盐试验,以评价吹填土的工程地质性质;基于分形理论,采用WD-5图像处理系统,对试样的微 观结构进行了定量分析,讨论了渗流固结作用下天津滨海新区吹填土在渗流固结过程中微观结构分形维数的变 化规律.研究表明:随渗流压力增大,天津滨海新区吹填土结构单元体的形态分形维数逐渐增大,而计盒分形维 数减小,结构单元体排列致密,形态复杂性增强;随固结荷载增大,天津滨海新区吹填土中孔隙的形态分形维数 增大,计盒分形维数减小,土中小孔隙的含量增加,孔隙体积减小,复杂性增加.      

沥青路面动态响应数值分析

为了优化沥青路面结构设计,引入无反射边界,依据结构动力理论,利用有限元数值分析方法,对多层沥青路面在移动荷载作用下的动态响应进行了分析。发现沥青面层的拉应力和路表弯沉随着基层模量、层间摩擦系数、行车速度和面层材料阻尼的增大而减小,剪切应力随着轮胎接地压力和基层模量的增大而增大。分析结果表明:基层设计需要综合优化设计,简单增加基层模量和厚度都是不合适的;良好的层间接触状态以及使用较大阻尼的材料,有利于路面性能的改善;提高行车速度可以延长路面的使用寿命。     

基于UM的CRH2型车动力学建模及平稳性分析

基于多体动力学软件UM建立了CRH2型车的多体动力学模型,分析了不同工况下车辆运行的平稳性,研究了悬挂参数对平稳性的影响.仿真分析表明:车辆平稳性指标随着运行速度增大而增大;减小空气弹簧水平刚度可改善横向平稳性,适当降低一、二系垂向刚度和二系垂向阻尼有利于提高垂向平稳性.     

轨下垫板参数对轨道结构垂向振动影响研究

以往高速铁路研究的轨下结构过于简化,且只考虑了轨下弹性垫板单一变量对轨道动力学的影响,而不能综合考虑刚度和阻尼参数对轨道结构动力学性能的影响.在车辆-轨道耦合系统动力学理论的基础上,运用动力学软件SIMPACK建立高速车辆-板式无砟轨道模型,通过对原有单层轨道拓扑优化后设置分层,分析轨下弹性垫板刚度和阻尼对板式无砟轨道结构动力学性能影响.研究结果表明:轨道结构细化分层分析与实际高速铁路板式轨道结构更加相符,能够更准确的反映轨道局部结构对轨道垂向动力学性能的影响;垫板老化后的刚度增大加剧轮轨相互作用,降低轨道垂向位移,减弱钢轨的振动,同时导致轨道板振动加强;垫板失效后的阻尼减小同样增强轮轨相互作用,使得轨道垂向位移和振动加速度增大;轨下垫板刚度的敏感参数顺序为轨道板垂向加速度、钢轨垂向加速度、轨道板垂向位移、钢轨垂向位移和轮轨力.     

压力对颗粒增强铝与碳基材料摩擦系数的影响

用自行研制的盘块式高速摩擦试验机，在滑动速度为30m/s，法向载荷范围为0．1－0．8MPa的条件下，试验观察了法向载荷对碳化硅颗粒增强6061铝复合材料与碳基材料摩擦系数的影响，结果表明：摩擦九存在显著的压力依赖行为和磨擦过程初期的时间过渡行为，在相对稳定阶段，摩擦系数的统计平均值随法向载荷增大经历先快速增大后缓慢减小，标准偏差与法向载荷的关系也显示出类似的变化趋势，所有连续摩擦过程的初期，摩擦系数都经历一个从小到大的过渡变化，而过渡期的时间随着法向载荷的增大单调下降。     

爆炸荷载作用下柔性支承钢筋混凝土梁动力响应分析

钢筋混凝土结构在爆炸荷载下的承载能力可以通过设置柔性支承提高。理想的刚性支承在实际结构中很难实现,通常都是柔性支承。通过在梁两端设置弹簧和阻尼器,建立了柔性支承条件下的钢筋混凝土梁的数值计算模型。运用LS-DYNA有限元分析程序对所建立的柔性支承梁有限元模型进行了计算。研究表明:与理想刚性支承相比,柔性支承对钢筋混凝土梁的变形有很大阻碍作用。梁的变形随着弹性支承刚度的减小而减小,并且结构的振动周期会随之增大。梁的挠度随着阻尼支承系数的增大而减小。因此,设置合理的弹性支承和阻尼支承可以提高钢筋混凝土结构的抗力。     

基于VDI2230标准的动车组枕梁联接螺栓强度分析

针对目前国内外比较认可的VDI2230螺栓校核标准,解释说明了校核过程中涉及到的关键参数计算和选取,并给出了正确提取螺栓载荷的有限元建模策略,最后以动车组枕梁联接螺栓为研究对象,具体给出进行螺栓校核的关键参数计算数据和强度结果.计算结果表明动车组枕梁联接螺栓满足VDI2230标准中各种安全系数的要求,所得结论为轨道车辆螺栓联接校核的工程计算提供技术参考.     

铁道车辆用油压减振器粘温特性的研究

对铁道车辆用油压减振器的阻尼特性理论进行分析,结合粘温关系特性和油压减振器的热平衡理论,建立油压减振器压缩、复原模型和车辆振动模型,然后用Matlab进行仿真研究,初步揭示温度对油压减振器特性的显著影响.结果表明:连续工作一段时间之后,油压减振器内部温度升高并逐渐趋于热平衡状态.随着油压减振器油液温度的升高,油液粘度逐渐减小,车体和转向架构架垂向振动速度明显增大,阻尼性能明显降低.