列车部件撞击序列图像运动分析方法

为了精确分析车辆部件的撞击过程,采用变模板匹配技术,对撞击标识点进行特征识别,在对搜索区域进行运动方向和运动速度预测的基础上,提出了列车部件撞击序列图像运动分析方法。该方法不仅能显示动态变形过程及最后的残余变形,还能对特定目标或通过鼠标动态选择的目标进行标识跟踪,并计算出目标的位移、速度及加速度,然后以曲线、图表、数据等形式输出。对铝合金圆管试件的撞击序列图像的分析表明铝合金圆管的变形是从冲击端开始有序向约束端纵向进行,共形成七个皱褶,俯视图呈六边形,最大压缩量为230.9 mm,整个塑性变形过程持续64 ms,表明铝合金结构部件具备良好的塑性流动性,是比较好的车辆用吸能部件,说明该测试方法可行。     

流线型列车头部外形设计方法

基于流线型的列车头部外形由三维空间自由曲面构成,提出采用NURBS曲线设计外形型线和用三维NURBS曲面描述复杂三维曲面的车头外形设计方法。按照流线型列车头部外形的设计要求,首先生成基本控制型线,根据需要自动生成中间控制型线;对一些型线进行空间动态修改,使所有控制型线构成空间网状结构;将这些控制型线在空间的交点处断开,形成首尾相连的NURBS曲线段;自动将首尾相连的NURBS曲线段连接形成外形曲面片,并保证曲面片在空间相切;最后对外形曲面进行光顺性检查,得到最终的外形曲面。运用NURBS曲线曲面的数学模型,在AutoCAD的ARX及I-deas的Open I-deas开发平台上,开发了流线型列车头部外形设计模块,实现了按照人们的意志,自由、快速地设计复杂的空间三维曲面流线型列车外形。     

吸能列车与障碍物撞击过程的研究和分析

根据第二类Lagrange方程，导出轨道列车撞击动力学微分方程；对吸能列车与障碍物发生撞击事故的过程进行模拟；分析了在撞击过程中各车辆产生塑性变形的程度，列车及中车辆的吸能情况以及与产生塑大变形的车辆数；确定出车辆间的撞击力，撞击作用时间，以及各车的速度，加速度等一系列参数，研究结果为设计耐冲击吸能车辆及如何减少列车碰撞事故造成的损失提供科学依据。     

隧道检测车的动力性能分析

使用有限元方法建立隧道检测车车体的力学模型并对其进行了模态和动力响应分析，得出了构架上测量装置的动力响应特点，结果有助于改进检测车的设计以及对检测车测量数据进行误差分析和修正。     

流线型列车头部结构设计方法

为使列车头部结构完全吻合流线型外形,提出沿列车的纵剖面、横剖面和水平面3个方向布置平面曲梁,形成空间网格状结构形式的设计方法。通过NURBS曲面分割离散与迭代相结合的方法得到平面曲梁的主棱边;以主棱边为基础,采用三维实体几何造型技术生成平面曲梁的三维实体;采用形体的Brep法读取平面曲梁三维实体图的数据面,利用坐标轴变换,创建CAD平面图。运用NURBS曲面的求交理论及三维实体几何造型技术,在AutoCAD的ARX、I-deas的Open I-deas开发平台上开发了流线型列车头部结构设计模块;应用NURBS曲线的线段拟合理论拟合平面曲梁的轮廓曲线,并根据数控加工设备的参数,在AutoCAD的ARX开发平台上开发了流线型列车头部平面曲梁数控加工模块,在不同的数控加工设备上实现平面曲梁的数控加工。     

刨削式吸能结构用45号钢高应变率高温力学行为与本构模型研究

为研究刨削式吸能结构用45号钢在不同应变率和不同温度下的力学行为,对该材料进行实验与本构模型研究。开展在不同应变率下(10-4 s-1～1 500 s-1)和不同温度下(300～600℃)的拉伸实验。研究结果表明:刨削式吸能结构用45号钢为应变率敏感型材料。随着应变率的提高,材料屈服强度和极限强度有着明显提高,而温度升高则会使材料软化降低材料强度。基于实验结果,建立Johnson-Cook(J-C)本构模型来描述材料流变应力与应变率和温度之间的关系,并对温度软化参数进行线性修正,对率敏感性参数进行了二元二次回归修正。误差分析表明修正后的J-C本构模型在预测不同应变率下材料的力学特性时有更高的精确度。     

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。     

冲击载荷作用下重载敞车结构分析

为解决重载货车在纵向冲击载荷作用下车辆自重增加问题,利用材料塑性变形后的强化性能和采用非线性有限元法,对出口澳大利亚的轴重40 t重载矿石敞车进行结构强度计算与分析.采用基于材料非线性理论的设计方法,根据Q450NQR高强度低合金钢应力一应变曲线,按Von Mises各向同性强化模型建立材料的本构关系,对车体结构进行弹塑性有限元分析;并结合非线性屈曲分析进行结构优化,使得该车的自重系数仅为0.16,实现了车体结构轻量化的设计思路,产品已批量生产并投入实际运用.     

不锈钢矿石专用敞车车体非线性屈曲分析

按照美国AAR标准，利用有限元软件ANSYS对40t轴重不锈铜矿石专用敞车车体进行了非线性屈曲分析。文章主要考虑几何非线性，采用增量法对地板有无拱筋的2种车体模型进行分析计算，通过计算结果对比，发现地板上加拱筋不仅提高了车体的强度，还可以增强地板的刚度，使车体在规定栽荷内不发生屈曲，提高车体的稳定性。