基于子模型技术的转向架焊接构架疲劳评估

为提高高速动车组焊接构架复杂区域的有限元分析结果精度,降低求解规模和分析时间,利用子模型技术进行了焊接构架的疲劳评估.以某型动车组动力转向架焊接构架为研究对象,依据UIC 615-4和EN 13749标准中的载荷施加要求,采用有限元软件ABAQUS进行了运营工况不同载荷组合下的强度分析,并进行了焊缝处的疲劳强度分析,确定了焊接构架的疲劳薄弱区域.在此基础上,运用子模型技术将应力幅值最大的转臂定位座与下盖板角焊缝区域从构架整体中分离出来进行构架的疲劳评估,采用热点应力法得到该处的疲劳寿命为3.6×10~6次,满足IIW标准规定的2×10~6次,分析结果表明该构架疲劳寿命满足设计要求.     

架空线路耐张线夹三维温度场仿真分析及验证

为研究不同条件下架空线路耐张线夹温度分布情况,构建了基于耐张线夹简化结构的有限元模型,并在600 A工频交流电流和不同接触电阻比的条件下,进行了耐张线夹电磁-热耦合有限元仿真,最终得到耐张线夹的三维温度场分布. 仿真结果显示:在正常情况下,耐张线夹引流板处的温度最低;在线夹不同部位接触电阻增大的情况下,引流板处接触电阻的增大对线夹整体温度升高的影响最大,而线夹本体压接处接触电阻的增大对线夹温升影响最小,同时线夹温度升高也会制约架空线路导线载流量. 最后通过线夹电阻测量试验和温升试验验证仿真的准确性,误差约为2.3%.      

计及覆冰和空气阻尼的弓网动态受流特性

为研究覆冰和环境风对弓网受流的影响,基于模态分析法,在充分考虑覆冰对接触网系统质量和刚度影响的基础下,重新推导了覆冰接触网运动微分方程,并引入静风载荷引起的空气阻尼对其进行修正.结合受电弓归算质量模型进行动态仿真计算,研究了不同覆冰厚度、风速、风攻角对弓网接触压力的影响.研究结果表明:无风时覆冰厚度的增加会造成弓网接触性能的变差;在静风环境下,由于线索覆冰改变了接触线阻尼,来流风向是静风载荷影响弓网接触性能的主要因素,来流风向越接近水平,对弓网受流性能的影响越小.      

铁道车辆转向架构架多轴疲劳强度有限元分析方法

铁道车辆转向架构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷,为构架结构的设计和分析带来困难.本文以某车辆转向架构架为研究对象,为获得构架在复杂多轴载荷作用状态下的应力分布状态,分别建立构架板壳有限元模型和实体有限元模型,并参照UIC 615-4、TB/T 2368-2005和TB/T1335-1996标准,确定计算工况,对该转向架构架强度进行分析计算,并根据ORE B12/RP17提供的钢材Goodman疲劳曲线图,编写后处理程序对构架进行疲劳强度评估.结果表明：两种有限元模型计算分析结果趋于一致;构架结构的应力分布状态呈现面内应力分布占优的状态;采用最大主应力对其进行疲劳强度评估是合理的;两种建模方法获得的构架静强度、疲劳强度评估结果的一致性说明：采用板壳模型代替实体模型对构架进行有限元强度分析是可行合理的,可节省计算资源.     

多孔混凝土基层缩缝处沥青面层温度应力分析

为研究多孔混凝土基层上覆沥青面层的受力状态,建立了沥青路面三维有限元模型.引入横观各向同性弹性本构关系模型实现沥青路面结构层间接触状态的数值模拟.利用有限元方法计算了多孔混凝土基层缩缝处沥青面层的温度应力.结果表明:降温时,面层模量的变化对面层的拉应力和剪应力影响较大.计算点A的拉应力随着面层模量的增大而减小,计算点B的拉应力随着面层模量的增大而增大.计算点A和计算点B的剪应力随面层模量的增大而明显增大.     

热核实验反应堆重力支撑系统的有限元热-力耦合分析

根据热核实验反应堆重力支撑系统的结构特点,提出了重力支撑系统的有限元模型建模方法.应用 ANSYS软件,采用单元网格划分法,建立了该重力支撑系统整体三维有限元模型,通过热-力耦合分析,得出热核实验反应堆重力支撑系统在静载荷、热负荷、电磁力和地震载荷同时作用下各零件的最大Tresca应力及其所在位置.零件的强度分析表明:支撑系统各零件的最大应力均小于其相应的许用应力,满足ASME压力容器规范.     

在线防冰过程中电气化铁路接触网的温度场

接触网覆冰严重影响电气化铁路安全运营,为确保牵引供电的可靠性,提出了一种基于静止无功发生装置的接触网在线防冰方案.针对该方案建立了在线防冰时接触网系统的动态热平衡方程,并通过分别对比铁路运输行业标准TB/T 2809—2005和实验测试数据进行了验证.在此基础上,分析了防冰系统运行后接触网系统的动态温度变化和温度场分布,并探讨了机车速度和负载电流对温度场分布的影响.分析结果表明,环境温度为-4 ℃,目标温度为2 ℃时,吊弦及其线夹处温差可达5.3 ℃,可能成为最薄弱环节.      

基于验证模型的枕梁疲劳寿命预测虚拟实验

为了研究地铁车辆枕梁服役安全性问题,考虑到大量疲劳实验耗时长且成本高,利用虚拟实验方法对枕梁结构疲劳寿命进行评估,根据EN12663-1标准设计枕梁静力实验,获得枕梁表面特征点的应力值和位移值;然后对枕梁进行有限元建模并仿真,对比静力实验结果,调整后获得与枕梁实际结构相符的有限元模型;最后利用Monte Carlo方法,进行地铁车辆枕梁在恒幅载荷与变幅载荷作用下的虚拟疲劳实验. 研究结果表明:在标准规定的恒幅载荷作用下,该地铁车辆枕梁寿命大于1 000万次载荷循环的可靠度约为0.73;在变幅载荷作用下,寿命大于1 000万次载荷作用的可靠度约为0.81;因此,该地铁车辆枕梁完全满足设计与使用要求.      

热力耦合作用下的滚动轴承寿命分析

针对承受热应力和结构应力共同作用的滚动轴承,推演了其热源产生机理和热应力计算过程,并且利用有限元软件Ansys建立了轴承单元分析模型.通过对热力耦合作用下轴承温度分布、应力分布和疲劳寿命特性进行分析,结果表明轴承内圈受温度变化影响最大,滚道导棱处容易发生应力集中,温度变化比轴承载荷对寿命影响更加显著.     

汽车变速器动态特性测试及激励响应分析

以某乘用车变速器为研究对象,利用Abaqus为仿真分析平台,建立变速器的有限元分析模型,借助Romax Designer多体动力学分析软件,获得变速器的激励载荷信息,并以此为基础分析变速器工作状态下的激励响应特性,通过分析得出,变速器壳体近发动机一侧的加强筋与壳体的过渡区域最大主应力出现峰值,在780 Hz、1 585 Hz两个频率点处,峰值应力幅值分别为2.61 MPa、5.76MPa。     

刚构体系独塔斜拉桥施工期抖振响应

为了更准确地计算桥梁抖振响应, 以采用刚构体系的某带大挑臂钢箱结合梁独塔斜拉桥最大双悬臂施工阶段为研究对象,首先在有限元建模中重点讨论因塔梁固结处节点刚性区建模方法不同而导致的桥梁结构动力特性差异;随后运用二维不可压非定常雷诺平均URANS数值模拟方法,识别大挑臂钢箱主梁断面静力三分力系数和气动导纳;最后基于Davenport准定常理论在ANSYS中开展桥梁抖振时域分析,所得结果与气弹模型风洞试验进行比较. 研究表明:施工阶段的独塔斜拉桥结构动力特性及抖振响应受塔梁结合处有限元建模方式影响十分显著,结构基频差异最大可达21.3%,进行此类桥梁动力分析时应予以足够重视;主梁断面的气动导纳识别结果表现出对来流风场参数的依赖性,抖振计算时应合理使用;主梁悬臂端抖振位移响应计算值大于风洞气弹模型试验测试值,该计算结果用于设计参考时是偏于保守的.      

正交异性钢桥面板铺装层受力分析

针对现有铺装层常见的纵向裂缝、推移、局部拥包、搓板等破坏形式，应用有限元法分析了不同位置的荷载对铺装层最大拉应力、最大剪应力和表面最大竖向位移的影响，并比较了单轮荷载和双轮荷载作用下铺装层受力的差异。分析表明，水平荷载对铺装层的影响主要体现在剪应力方面，且对纵向剪应力的影响很大；当以铺装层最大拉应力作为设计指标控制铺装层开裂破坏时，单轮荷载的计算结果较双轮荷载的大；当以粘结层的剪切应力作为设计指标控制铺装层的剪切破坏时，双轮荷载的计算结果较单轮荷载的大。     

箱形梁长悬臂板的有限元分析

应用有限元软件Ansys,对箱形梁长悬臂板的内力分布规律进行有限元数值分析,着重研究悬臂长度、泊松比、板厚等参数对悬臂板内力分布规律的影响.结果表明：在轮压荷载作用下,长悬臂板内会产生较大的正弯矩,其最大值约为悬臂根部最大负弯矩的一半;随着轮压荷载作用位置的变化,根部负弯矩具有特殊的变化规律,当轮压荷载离悬臂根部的距离较大时,根部负弯矩近似按线性规律变化,根部最大负弯矩基本不随悬臂长度而变;泊松比和板厚对悬臂板内力的影响不大.     

环境风对高速铁路接触线波动速度的影响

基于空气动力学理论分别推导了作用在接触线上的空气阻尼和脉动风气动载荷, 并将空气动力项添加至接触线波动速度公式中进行修正; 通过风洞试验和CFD绕流仿真得到了横风环境下的气动阻力系数, 分析了不同空气阻尼下接触线波动速度的变化规律; 基于AR模型和接触网的结构特性, 建立了具有时间和空间相关性的接触网脉动风场, 通过仿真计算分析了脉动风速和风攻角对接触线波动速度的影响。研究结果表明: 静风载荷引起的接触线空气阻尼很小, 当平均风速达到30 m·s-1时, 接触线空气阻尼仅为0.3, 接触线波动速度为549.1 km·h-1左右, 因此, 空气阻尼不会对接触线波动速度产生较大影响; 当来流风攻角为60°, 平均风速不大于10 m·s-1时, 脉动风下接触线波动速度标准差和最值差分别小于1和6 km·h-1, 此时接触线波动速度相对无风情况变化较小, 脉动风载荷对接触线波动速度的影响不明显; 当风速达到40 m·s-1时, 接触线平均波动速度较无风情况下降39.39 km·h-1, 且其标准差和最值差分别达到11.84和75.98 km·h-1, 此时接触线波动速度出现大幅下降与振荡, 最小波动速度低至474.16 km·h-1, 因此, 脉动风下风速越大, 接触线波动速度受脉动风载荷影响越显著; 当风速保持30 m·s-1, 来流风攻角为0°~30°时, 接触线波动速度标准差和最值差分别小于1和5 km·h-1, 此时脉动风载荷对接触线波动速度的影响较小; 当风攻角为90°时, 接触线波动速度标准差和最值差分别达到12.38和73.19 km·h-1, 此时接触线波动速度出现大幅下降与振荡, 最小波动速度低至472.91 km·h-1, 因此, 脉动风下来流风越偏于水平方向, 对接触线波动速度的影响越小。      

黄河二桥系杆拱桥桥面铺装层最不利荷位的确定

采用目前世界上通用的ANSYS有限元分析软件,对桥面铺装体系进行受力分析.利用移动荷载法确定铺装层间应力的包络面,通过各层间应力发生最大位置处的影响面按规范进行布载,研究了集中荷载作用下铺装层各种最大应力的变化规律,并确定与此对应的最不利荷位.     

基于平衡原理的弹性结构可视化内力路径

根据内力路径的定义，推导了一种基于平衡原理、结合有限元法和流线追踪算法确定弹性结构可视化内力路径的算法．利用商用有限元软件Algor13和商用数据处理软件Techplot9．0，把前者得到的结构应力计算结果及对应的有限元网格信息通过数据文件输入后者，确定结构内连续的可视化内力路径．作为例子，用此法得到了悬臂梁的可视化内力路径，并比较了内力路径与主应力轨迹的差异．最后指出，应尽量使弹性结构的内力路径为平行、均匀分布的直线。     

客运专线斜拉桥梁轨相互作用设计参数

采用非线性弹簧模拟桥梁和轨道的相互作用,根据相关文献的试验结果对模拟方法进行验证。以沪昆客运专线上某槽型截面独塔斜拉桥为算例,采用大型通用有限元软件ANSYS建立了塔-索-轨-梁-墩统一的空间有限元模型,对斜拉桥钢轨纵向力的传递规律进行了分析,研究了纵向阻力模型、斜拉桥结构体系、温度荷载与风荷载等设计参数对钢轨纵向力的影响。分析结果表明:钢轨纵向阻力可按理想弹塑性模型进行简化;与漂浮体系相比,塔梁固结可减小约30%的钢轨纵向力;在计算钢轨伸缩力时可按照梁体升温15℃和拉索升温40℃加载;在风速较大的地区,风力引起的斜拉桥上钢轨纵向力可超过60kN。     

自锚式斜拉-悬索协作体系桥静风响应分析

自锚式斜拉-悬索协作体系桥作为一种全新的结构体系,兼备了自锚式悬索桥和斜拉桥的许多优点,结构体系则更为复杂。结合400m主跨的金州海湾大桥这一实际工程方案,建立了有限元空间分析模型,分析了其在静风荷载作用下的非线性行为,总结了初始攻角、附加攻角等参数及是否考虑缆索系统承受风荷载等对体系的影响规律。     

自锚式斜拉—悬索协作体系桥静风响应分析

自锚式斜拉—悬索协作体系桥作为一种全新的结构体系,兼备了自锚式悬索桥和斜拉桥的许多优点,结构体系则更为复杂。结合400m主跨的金州海湾大桥这一实际工程方案,建立了有限元空间分析模型,分析了其在静风荷载作用下的非线性行为,总结了初始攻角、附加攻角等参数及是否考虑缆索系统承受风荷载等对体系的影响规律。