城市轨道交通车辆模块化吸能结构设计

设计了一种城市轨道交通车辆的模块化吸能结构。介绍了该结构的总体设计方案,以及防爬装置、吸能单元和连接梁的设计方案。通过建模,根据EN 15227—2008标准中C-Ⅱ车型的碰撞工况要求,对该结构进行仿真分析。结果表明该吸能结构可沿着预设变形结构进行变形,最大触发力小于总体要求,塑性变形吸能满足吸能要求;通过对该结构进行试验,结果表明该吸能结构可沿着预设变形结构进行变形,最大触发力略大于总体要求,塑性变形吸能不足。由试验结果可知,需要对该吸能结构进行优化。     

标准地铁列车前端专用耐撞结构吸能模式及力学匹配

开发轻质高比吸能的能量吸收装置是标准化地铁列车项目的核心需求，开展专用吸能装置的匹配性增强设计对结构耐撞性提升有重要意义。在不改变现有装置所占空间的前提下，根据标准化地铁列车的碰撞防护参数，设计了3种吸能元件方案，运用显式有限元分析方法，基于试验测定的部件性能参数，对比分析了3种结构在25 km/h速度条件下的冲击响应行为，并确定了最终的优选设计方案。在此基础上，运用拉丁超立方试验法构造了吸能参数响应面；采用非支配排序多目标遗传算法（NSGA-II）开展了吸能元件的多目标结构优化匹配设计，获得了优化后的结构方案，并完成了验算。结果表明，通过串联式蜂窝结构设计可改进吸能装置中长行程蜂窝的失稳问题；通过顶杆式蜂窝组合结构设计，显著提升了装置压缩过程中的吸能特性。响应面优化后的标准化地铁列车吸能装置吸能能力显著提升。     

薄壁圆管变形吸能元件准静态压溃吸能分析

阐述了薄壁圆管用作重载机车变形吸能元件的优点,用动态渐近屈曲的理论分析了该结构的力学性能和吸能特性.同时,还从试验角度对这些特性进行了研究.     

大功率电力机车变形吸能元件加工难点及解决措施

对大功率电力机车的牵引缓冲装置变形吸能元件支撑板的功能、结构、主要工艺难点进行分析,介绍一种新型的加工工艺方法,大大地提高了其生产效率.     

城市轨道车辆吸能结构设计

为了实现车辆在碰撞事故中的被动安全保护,综合运用比吸能较高的方管、圆管及蜂窝铝等不同吸能元件,设计一种城轨车辆用可更换的两级吸能组合吸能结构,并运用显式有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行25 km/h撞击速度下碰撞仿真分析。研究结果表明:吸能结构发生了有序可控的两级塑形变形,第一级为铝蜂窝压缩变形,其变形行程为151.1mm,撞击平台力约为154.8 kN,吸能量为24 kJ;第二级为方管叠缩和圆管挤压变形,变形行程约为307.6 mm,平台撞击力为732.5 kN,吸能量为190.2 kJ。为城轨车辆用吸能结构设计提供新思路。     

方形超级电容器安全阀结构分析与优化

文章通过介绍方形超级电容器安全阀的基本结构,找出安全阀失效模式,分析失效原因,在原有结构基础上,主要以安全阀型腔尺寸和盖帽结构为切人点,提出安全阀结构优化方案。在优化方案中,打破了对盖帽结构的传统认识,从尺寸、材料、加工工艺等角度进行优化,防止盖帽卡片在安装过程中的变形,保证安全阀的可靠性。     

高速列车车体前端吸能结构的碰撞仿真与试验

专用吸能装置的设计是高速动车组车辆安全防撞系统的核心。本文依据DIN EN15227中规定的C-I类车辆碰撞要求,开发研制了国产标准动车组端部专用吸能装置,并对其进行碰撞仿真分析和台车碰撞试验。仿真分析与撞击试验结果基本吻合,结果表明:该专用吸能装置的压缩变形稳定且有序可控,撞击平台力为2 000 kN左右,主吸能元件压缩变形率最小可达70%,可耗散冲击动能1.85 MJ,其吸能特性满足设计需求。     

基于碰撞仿真的地铁车辆不锈钢点焊车体前端结构优化设计

应用碰撞仿真软件PAN-CRASH对地铁车辆不锈钢点焊头车车体进行大变形碰撞仿真,并通过研究车体端部吸能结构中压溃管的材料性能、管壁厚、变形及结构形状等几大因素对其吸能特性的影响。提出了压溃管的最终实际优化方案,为吸能部件的再生产和研发提供必要的理论依据。     

城轨车辆司机室端部主吸能结构优化设计

为了提高城轨车辆司机室端部主吸能结构的吸能性能,采用仿真分析的方法对底架端梁和吸能结构的板材厚度进行了优化设计。考虑优化部位对吸能量的影响,建立某城轨车辆司机室车与司机室车以相对速度25 km/h的正撞模型,通过碰撞分析计算得到了结构优化前后的吸能量及车体不发生压溃的最大撞击速度。研究结果表明:提高底架端梁结构的刚度,减小主吸能结构的板材厚度能够满足司机室端部吸能系统的顺序可控变形规律,其吸能性能也得到提升,为主吸能结构的优化设计提供了理论参考。     

地铁车辆底架薄壁梁吸能结构耐撞性试验与仿真研究

针对城轨列车的结构形式,以典型地铁头车车体司机室安装接口为设计约束,设计一种底架薄壁梁司机室结构.首先对城轨列车底架吸能结构进行设计,并基于模型设计,研制实际司机室结构样机,并通过冲击试验对吸能结构进行了耐撞性研究,结构撞击平台力为1450 kN,吸收能量为550 kJ.随后建立有限元模型,对吸能结构进行数值仿真,最终对有限元与试验研究结果进行分析,结构在撞击力、吸能量、变形模式、压缩位移、褶皱形状及位置基本一致.研究结果表明:试验和仿真的误差范围控制在10％以内,验证了该有限元模型拥有较高的精度,可通过仿真手段代替试验研究,进一步探究各冲击工况下的动态响应.     

南非机车车钩钩提杆结构设计优化

针对南非机车用车钩钩提杆弯曲变形问题,文章从钩提杆系统结构的角度进行原因分析和研究,并提出了设计优化方案。通过实际装车试验发现,采用改进型钩提杆和钩环,能够很好地解决南非机车车钩钩提杆弯曲变形的问题。     

复杂环境条件下富水卵石地层暗挖地铁车站建造方案研究

北京地铁16号线红莲南里车站为地下双层三跨车站,该站初步设计采用8导洞PBA工法施工。车站邻近城市河道布置,车站周边建筑物和地下管线密集,车站穿越地层为富水卵石地层。在充分考虑车站部位地质条件及环境条件的基础上,分析了初步设计方案的弊端,为有效控制地面沉降及车站施工对周围环境的影响,提出了优化的单层4导洞PBA工法,并详细讨论了该方案的优势。采用有限元数值模拟方法,对原设计方案和优化方案进行施工力学机理分析。计算结果表明:无论是从围岩塑性区分布、车站结构受力还是地层变形来看,4导洞方案均优于8导洞方案。施工实践表明:所提出的车站施工优化方案是可行的。     

拓扑优化设计方法与经验设计方法的RC开孔深梁对比试验研究

为推动拓扑优化方法早日应用到钢筋混凝土深梁工程设计中,研究多目标优化算法并展开试验验证是实现此目的的必经之路。为此,开展分别按钢筋应力多目标ESO和经验设计方法设计的一组开孔深梁对比试验。试验结果表明,相较于经验设计方法,钢筋应力多目标ESO设计的试件在节省用钢量和基本保持承载力的前提下,变形能力和耗能能力大幅提升,受力钢筋能更充分发挥强度,同时改良了深梁脆性破坏的常规形态。造成这种改进的根本原因,是钢筋应力多目标ESO综合考虑了2个优化目标,设计的斜向钢筋能有效补强传力路径中垂直于受压混凝土的受拉方向,更契合深梁的受力机理。钢筋应力多目标ESO方法可供日后钢筋混凝土深梁工程设计参考。     

高压隔离开关底板组成工艺优化研究

文章从结构、材料并重点从制造工艺等方面分析了高压隔离开关底板组成的变形原因,提出了底板组成工艺优化方案并进行了实施,解决了底板组成存在的变形问题。     

大吨位异形钢桥塔施工支架设计研究

为研究不同支架方案对异形钢桥塔施工过程的影响,以新首钢大桥为背景工程做了对比分析,进而分析桥塔施工过程对桥塔-支架整体耦合模型内力、位形的影响,研究支架设计过程中的一些细部问题.结果表明:格构式支架受力明确、合理,施工方便且用钢量小,建议采用该支架方案;桥塔采用反变形的施工方案,可以很好地满足桥梁结构设计线形要求;在格构式支架设计中应避免多个斜撑相贯于立柱同一节点造成支架立柱受力不均匀、部分立柱受力急剧增大的问题;在有限元模拟中支架顶部与高塔连接建议采用铰接方式进行简化处理..     

地铁车辆能耗监测系统的设计

文章介绍了地铁车辆能耗监测系统的设计要求、设计方法、结构特点。该设计通过对元器件的选型、电路的优化设计、印刷板的合理走线布局,重点解决了地铁车辆直流电能量的采集计量问题,并通过试验等手段对研制的产品进行了验证并已成功装车运行。结果表明：新研制的地铁车辆能耗监测系统结构合理、性能可靠、精度高,电磁兼容性好,能满足地铁车辆的电能采集、数据存贮、显示及其通信等要求。     

杭州湾大桥北航道桥结构优化研究

应用三维空间有限元模型,进行斜拉桥结构优化设计。利用有限元法进行结构分析,求出优化所需的状态变量,挠度、应力和频率。综合考虑设计变量、状态变量和目标函数的联系,应用混合罚函数建立优化模型。运用一阶优化计算方法和引入灵敏度分析进行算法优化,使结构在应力、变形和频率等约束条件下达到最小造价。以通用有限元软件ANSYS作为平台,编制相应程序,综合考虑斜拉桥结构静力性能和动力性能,用两种不同方案对杭州湾大桥北航道桥主桥进行结构优化设计,使全桥造价分别降低9 1%和5 5%。     

黄草乌江大桥挂篮荷载试验

结合渝怀铁路黄草乌江大桥的轻型挂篮介绍了挂篮荷 载试验的设计、原理、方案及过程,并对试验结果进行了分析,结 果表明,挂篮在等效荷载作用下的承载力、整体稳定性、弹性变 形、塑性变形与理论计算吻合,挂篮的使用性能满足施工要求。     

地铁车站与配套一体化地下结构共用围护桩截除方案研究

与北京地铁16号线稻香湖站配套的一体化结构紧邻地铁车站北侧布置,采用明挖法施工,一体化结构与车站北侧共用围护桩。在一体化结构地下一层与地铁车站站厅层设置3个连通口,为形成连通口,需要截除共用的围护桩。原设计的围护桩截除方案由于施工效率低,不能确保在地铁车站投入运营前完成围护桩的截除。根据工程总体施工安排,对原设计的围护桩截除方案进行优化,并对原设计方案和优化方案的一体化结构受力及变形状态进行对比计算分析。在优化方案的基础上,提出便于工程实施的截桩方案,并在工程中得到成功应用。