旁承刚度和阻尼对铁路罐车车辆性能的影响

通过对铁路罐车稳定性、曲线通过性能,以及在AAR标准点头、浮沉和扭转、侧滚等激扰线路作用下动力学性能的仿真计算,分析了旁承刚度和阻尼对罐车车辆动力学性能的影响。计算结果表明,在车辆回转阻力矩相近的情况下,旁承刚度对车辆稳定性的影响不明显;在扭转、侧滚激扰线路条件下,装用不同刚度旁承的车辆共振区域略有不同;总体上,采用设有阻尼的小刚度旁承对车辆运行性能有明显改善。     

货车旁承间隙对车辆动力学性能的影响

对货车车体相对于摇枕的侧滚运动进行几何简化,导出上旁承下端面位于心盘旋转点之上、之下和上旁承下端面与心盘旋转点位于相同垂向位置时,旁承的垂向位移与车体重心相对于摇枕横向位移的几何关系。在车辆动力学模型中引入侧滚回复力矩和等效摩擦半径,并对心盘进行力学简化。运用多体系统分析方法对货车动力学性能进行仿真。结果表明:侧滚回复力矩可以有效抑制车体由于轨道激励而产生的相对摇枕的侧滚运动;过小或过大的旁承间隙会使车辆的动力学性能恶化。当车体重心横向偏移量小于心盘半径时,车体重力将产生阻止车体侧滚的回复力矩;反之,车体重力产生的力矩将加速车体的侧滚。过小的旁承间隙会使车体上旁承和摇枕下旁承频繁接触,对车体产生较大的冲击;而过大的旁承间隙又使旁承在侧滚回复力矩不足时不能有效抑制车体的侧滚。     

铁路集装箱平车通过扭曲线路的减载安全性分析

为解决配装构架式转向架的铁路集装箱平车在空车状态下通过澳大利亚ROA指南中规定的扭曲线路时车轮减载率超限的问题,利用经过试验验证的车辆动力学模型对相关影响因素进行了分析。结果表明,降低轴箱悬挂垂向刚度、增大旁承间隙和降低车体扭转刚度均能有效改善铁路集装箱平车通过扭曲线路的车轮减载安全性。     

提速客车全旁承支重转向架的动力学特性研究

详细分析了全旁承支重转向架的结构,建立了能够精确模拟干摩擦副的非线性仿真数学模型和相应的整车计算软件。针对SW 160型提速客车转向架,分析了转向架回转阻力矩和旁承摩擦阻力矩对动力学性能的影响,并进行了现车状态下的试验研究,提出了合理的改进方案,为进一步优化同类型提速客车指出了改进方向。     

橡胶轮胎跨座式单轨车辆力学性能分析

建立了跨座式单轨车辆理论模型和动力学模型,分析了单轨车辆的运动状态特别是轮胎的受力情况。仿真结果表明,导向轮和稳定轮需要结合轮胎性能设置合理的预压力,以保证车辆的抗倾覆稳定性和运行安全性,并避免过大地增加车辆的运行阻力;通过对3种导向轮与稳定轮的布置方案进行对比分析可知,合理地设计导向轮与稳定轮的布置方案,可以改变构架的转动中心,优化车辆的侧滚刚度和摇头刚度,从而改善车辆的运动状态和动力学性能,减小走行轮的侧滚角和侧偏角以及导向轮与稳定轮的侧滚角,改善轮胎的受力状态,从而减少轮胎的磨耗。     

旁承垂向阻尼力对敞车重车车体侧滚性能的影响

为解决敞车在重车工况下通过AAR标准中特殊激扰线路时车体侧滚超限的问题,利用车辆系统动力学仿真分析软件NUCARS建立了敞车的动力学计算模型,分析了旁承垂向阻尼力对重车车体侧滚角的影响。结果表明,增加旁承垂向减振功能,能有效抑制车体侧滚角,且对车体垂向振动加速度无不利影响。     

新型160 km·h~(-1)集装箱专用平车动力学性能分析

针对研制中的时速160 km新型快速集装箱专用平车存在的横向运动稳定性差、对线路的动力作用相对较大等问题,提出如下4项改进措施优化车辆设计.①采用增大车体抗扭刚度和侧滚转动惯量的侧墙结构;②一系悬挂采用单拉杆加钢弹簧结构的弹性定位方式;③适当减小二系悬挂的横向刚度;④选择常接触弹性旁承参数时兼顾车辆的横向运动稳定性和曲线通过性能.建立平车与轨道动态相互作用分析模型,并采用机车车辆-轨道耦合动力学仿真分析软件分析改进后时速160 km新型快速集装箱专用平车的动力学性能.仿真结果表明:改进后的时速160 km新型快速集装箱专用平车具有良好的横向运动稳定性、曲线通过件能和直线运行平稳性,轮轨动力作用较低;以时速50 km侧向通过12#固定辙叉道岔和以时速160 km通过轨道低接头时,对线路的动力作用均满足设计规范要求.     

轨道交通车辆抗侧滚结构形式的选型分析

介绍了抗侧滚刚度对轨道交通车辆性能的影响。通过对车辆的控制方式、抵抗侧风能力、动力学性能和柔度系数4个方面的分析研究来确定轨道交通车辆的抗侧滚结构形式,为车辆抗侧滚结构形式的选择提供了理论依据。研究表明:当车辆采用两点控制时必须设置抗侧滚扭杆来提高车辆的抗侧滚能力;当车辆采用四点控制时可考虑增大空气弹簧的跨距和设置抗侧滚扭杆来提高车辆的抗侧滚能力。     

ZMA100型转向架抗侧滚装置研究

文章讨论了ZMA100型转向架设置抗侧滚装置的必要性;介绍了抗侧滚装置主要结构特点;并分析了制约抗侧滚刚度的主要因素.分析表明车辆柔性系数、车辆动力学性能、车辆限界要求等对抗侧滚刚度取值有较大影响.     

转K2型转向架弹簧两级刚度转换对车辆动力学性能的影响

为研究转K2型转向架弹簧两级刚度转换点的刚度非线性对车辆动力学性能的影响,以N17AK型平车为研究对象,利用车辆系统动力学分析软件UM建立了动力学计算模型并进行了分析。仿真结果和线路动力学试验结果都表明,N17AK型平车空车、半重车、重车工况下的各项动力学性能考察指标都在GB/T 5599—1985规定的范围内;N17AK型平车在半重车工况下的各项动力学性能考察指标均没有出现脉冲式的变化,即弹簧刚度转换点对车辆动力学性能不会产生脉冲式的影响。     

环境风对路堤上快运集装箱平车气动力性能影响

基于三维、定常、不可压Navier-Stokes方程和k-epsilon双方程湍流模型,采用FLUENT流场计算软件对环境风作用下铁路快运集装箱专用平车(简称集装箱平车)所受气动力进行数值模拟计算。分析列车在铁路路堤上运行时车速和风速对车辆气动性能的影响,得出车辆气动力与车速、风速之间的变化关系。研究结果表明,在环境风作用下,10 m路堤上运行的集装箱平车:1)迎风面处于较大的正压区内,背风面处于负压区内,集装箱平车的背风面、顶部以及底架附近,均有漩涡产生;2)风速为32 m/s、风向角为90°时,车辆所受横向力、升力和倾覆力矩均随着车速的增大而增大;3)车速为160 km/h、风向角为90°时,车辆所受横向力、升力和倾覆力矩随风速的增大而增大;其中倾覆力矩近似与风速的1.6次方成正比。     

枕下支撑刚度对轨枕性能影响分析

城市轨道交通线路通车运营后碎石道床发生不均匀沉降,枕下支撑刚度发生变化,导致轨枕病害的产生,无法有效保持轨道形位和纵横向阻力,需要深入研究轨枕下支撑刚度对其性能的影响,以便更好地治理轨枕病害问题。采用不同枕下支撑刚度对轨枕的支撑作用模拟碎石道床不均匀沉降,建立有限元模型进行受力计算,分析不同支撑刚度对轨枕变形及弯矩等性能的影响。结果表明,轨枕跨中支撑刚度越大,轨枕变形和受力越小,但轨枕跨中弯矩相应增大;轨枕跨中支撑刚度变小时,轨枕变形增加。由此可见,轨枕跨中若出现道砟缺失,引起轨枕空吊,枕下支撑刚度减小,则轨枕处将产生较大变形,相邻的轨枕也将承受较大的荷载,严重时造成轨枕失效。     

明挖车站盾构井环框梁的受力分析及优化设计

以长沙市地铁3号线某明挖车站为研究对象,探讨盾构井环框梁在施工阶段的受力状态及优化设计方法。按承载能力极限状态进行荷载组合计算,分别应用三维立体模型和平面模型计算盾构井环框梁结构内力。对比分析三维立体模型和平面模型计算结果,结合工程经验总结认为可以通过考虑侧墙刚度、弯矩调幅、弯矩削峰的方法优化平面数值计算,并介绍考虑侧墙作为翼缘对盾构井环梁刚度增大系数的计算方法。     

黏土中圆形低真空隧道管片结构内力分布及其影响因素

针对盾构隧道管片结构在不同环境下的受力性能,建立基于修正惯用法的力学模型,推导出圆形低真空隧道管片结构内力的解析解;以武汉黏土作为模拟地层,分别采用修正剑桥模型和弹簧模型,模拟分析圆形低真空隧道结构的内力分布;在获得解析解和2种数值解的基础上,对比分析特定工况下3种方法得到的隧道管片结构内力分布,探讨真空力、弯曲刚度有效率、地基抗力系数、侧向土压力系数这4个关键参数的影响规律。结果表明:对于黏土中的圆形低真空隧道,顶部与底部的管片结构正弯矩较大,腰部则是轴力与负弯矩较大;真空力对管片结构的弯矩几乎没有影响,但对轴力影响非常显著,且随真空力的增大而增大;管片结构弯矩随弯曲刚度有效率的增大而增大,随地基抗力系数和侧向土压力系数增大而减小;管片结构轴力随地基抗力系数的增大而增大,随弯曲刚度有效率增大而减小;在隧道腰部附近,轴力随侧向土压力系数的增大而减小,但隧道底部和顶部附近则与之相反。对比3种方法,解析解与数值解具有较好的一致性,但求解结果偏于保守。     

盾构法隧道纵向地震响应特性

采用土—结相互作用的动力有限元法,引入无长度的3自由度弹簧单元模拟纵向螺栓接头,分析行波波长、地基刚度与阻尼对盾构法隧道纵向地震响应的影响。分析结果表明:行波从水平方向输入时有突变弯矩产生,突变弯矩随波长和阻尼的增大而减小,而地基刚度系数对突变弯矩的影响相对较小;行波作用下,产生的接头最大轴力及最大弯矩值均随波长的增大而减小,而地基刚度系数及阻尼系数取值对最大弯矩值的影响较小。因此,建议在实际工程设计计算中要重视输入地震动参数的选择,且取较小的阻尼系数。     

预制装配式地铁车站单榫槽式接头抗弯刚度影响因素分析

预制装配式地铁车站接头是预制装配式地铁车站结构薄弱部位,以长春地铁2号线袁家店预制装配式车站为工程背景,采用数值模拟方法研究预制装配式地铁车站单榫槽式接头抗弯刚度的影响因素。计算结果表明:接头承受弯矩作用是导致接头抗弯刚度减小的最主要因素;增大轴力以及对接头部位注浆对提高接头抗弯刚度具有显著作用;接头部位尺寸参数的改变对接头抗弯刚度的影响程度与接头部位承受的轴力有关。     

铁路大跨度连续梁拱组合桥结构参数研究

为了解结构设计参数对铁路大跨度连续梁-拱组合桥受力特性的影响,进而对今后同类桥梁设计提供引导作用,以兰渝线广元嘉陵江特大桥为工程背景,研究矢跨比、拱轴线形状、拱梁刚度比这3个设计参数对桥梁结构力学特性的影响。分析结果表明:矢跨比对拱肋轴力和拱脚、主梁中跨弯矩影响显著,取值在1/4~1/5时较为合理;1.6次抛物线、2.4次抛物线及圆弧线作为拱轴线时,拱脚截面弯矩过大,2次抛物线或悬链线作为此类桥型的拱轴线较为合理;拱梁刚度比对结构轴力影响较小,对拱肋弯矩影响较大,随拱梁刚度比的增大,拱肋分担的弯矩显著提高。     

基于结构受力模式主动调整的高速铁路单线隧道预制拼装衬砌设计选型研究

基于荷载-结构模型分析了不同等级围岩条件下350 km/h单线隧道断面整体衬砌内力特征.在此基础上,通过主动调整结构受力,在整体衬砌对应的弯矩极大值处将衬砌结构分为7部分进行预制,分析了不同围岩等级下接头刚度对预制装配式衬砌受力与变形的影响.结果表明:相对于整体衬砌,Ⅲ,Ⅳ,V级围岩条件下预制装配式衬砌最大轴力分别增加5.6%,6.5%,7.3%,最大弯矩分别减少39.9%,43.0%,54.6%,最大横向位移分别增加22.4%,36.4%,64.7%,最大竖向位移分别增加41.8%,44.6%,52.5%;边墙、拱脚和仰拱安全系数略有下降,拱顶和拱肩安全系数大幅增加,接头刚度不宜大于45 MN·m/rad.     

低周反复荷载作用下桁架组合梁非线性分析

采用ansys有限元软件,结合钢桁架-混凝土组合梁的受力特点和试验时的真实状况,建立桁架组合梁空间有限元模型,将计算结果与试验数据对比以证明此模型的适用性和合理性。计算结果表明有限元模拟与试验结果吻合较好,验证了有限元模型以及编制APDL命令流的正确性。应用编制的命令流得到另外一根不同桁架形式的桁架组合梁在水平低周反复荷载作用下的响应,考察该结构的抗震耗能性能。由滞回曲线分析可得,桁架组合梁在水平低周反复荷载作用下刚度和强度退化不明显,说明该结构具有较好的耗能能力,变形能力强,承载力较高,且其正向承载力比反向承载力高,可为实际工程抗震设计提供参考。