高速列车盘形制动系统热机耦合特性分析

为了研究热机耦合对高速列车制动系统动力学行为的影响,建立了高速列车制动系统三维瞬态热机耦合有限元模型,进行拖曳制动状态下热机耦合特性的计算与分析;采用ABAQUS/Explicit热-位移瞬态分析法,探讨列车制动过程中的温度分布特性和振动行为,并与忽略热机耦合状态的系统动力学行为进行对比分析. 研究结果表明:制动过程中闸片温度动态变化,且会形成局部高温区导致热斑形成;由于制动盘和闸片发生一定程度弹性翘曲变形,导致闸片温度周向分布和径向分布出现复杂的温度分布特性,在闸片的内外径处和进/出摩擦区域的温度分布差异显著;制动过程中闸片在法向和切向上的振荡程度逐渐减弱,但是总体变形量逐渐增大,位移形变量达到6 μm;热变形主要发生在闸片两侧,闸片在进摩擦区的变形量（35 μm）明显大于出摩擦区处（25 μm）,而闸片的中部出现明显的"凹陷",即随着制动进行,闸片中部区域没有出现明显的热变形;在热机耦合状态下,制动系统振动先增大后降低,整体振动强度比忽略热机耦合时强;界面接触力的波动程度先增大后降低,总体呈上升趋势.      

基于微动理论的整体吊弦损伤机理及优化研究

基于高速铁路接触网整体吊弦的材料和服役工况,结合有限元分析以及试验分析,对整体吊弦的损伤机理进行分析。结果表明:整体吊弦钳压管的结构及压接方式存在不合理处,吊弦的断丝、断股是由于微动磨损和疲劳断裂共同造成的,其中微动磨损在吊弦的断裂中具有重要影响。经多方面考量,提出新型整体吊弦的优化方案,包括改进压接结构,增进吊弦线耐疲劳性,以及改进心形环的结构,避免与接触线吊弦线夹之间摩擦伤线,从源头上提升设计、施工、制造和运维质量,降低零部件失效概率,提高耐久性和可靠性。     

高速铁路接触网定位钩和定位支座失效分析

基于高速铁路接触网定位钩和定位支座的材料和服役工况,结合宏观、微观和有限元分析等摩擦学分析测试方法,对定位钩和定位支座进行失效分析。结果表明:定位钩与定位支座连接采用的钩环结构是导致它们在连接处磨损失效的根本原因;钩环结构导致连接处应力集中和局部应力值过高,从而使连接处的次表面材料在高应力的循环作用下萌生微裂纹并形成剥落,剥落的磨屑在摩擦界面被不断碾碎并产生犁削;此外,钩环结构导致定位钩和定位支座在连接处的磨损形式为恶劣的冲滑复合磨损,从而加速了钩环结构连接处的磨损。建议优化定位器与定位支座的连接结构形式、改善连接处的应力集中,可解决定位钩与定位支座的磨损问题。     

新型高速铁路接触网腕臂与定位装置研究

对现有4种典型腕臂及定位装置的结构特点进行分析,并利用ABAQUS软件对4种腕臂结构及定位装置在非工作支最大工作载荷下的应力及挠度进行校核。结果表明:各结构在该受力情况下均能满足铁路标准中规定的应力和挠度要求。吸纳现有腕臂和定位装置的优点,在设计原则指导下,以功能需求为出发点,从技术合理性、经济性、感观适宜性综合考量分析后,推荐一种新型腕臂结构及定位装置方案。采用集约化设计理念,使腕臂及定位装置结构更加简洁、合理,零部件数量减小,整套装置的内在质量和外观品质均有所提升,具有创新性、简约化、安全性、经济性和便捷性特点。利用有限元软件对该方案在应力和挠度方面进行校验,结果满足标准要求。     

物理气相沉积法制备的CrN涂层的摩擦学性能

用CETRUMT4摩擦磨损试验机对比磁过滤阴极真空弧源和多弧离子镀方法制备的CrN涂层在往复滑动条件下的摩擦磨损行为,用X射线衍射、显微硬度计、纳米压痕仪表征涂层的基本特性;用台阶仪、扫描电子显微镜和电子能谱对磨痕进行微观分析,探讨不同结构CrN涂层的磨损失效机理．与多弧离子镀技术制备的CrN涂层相比,磁过滤阴极真空弧源技术制备的CrN涂层更光滑、致密和连续,有较高的硬度和较优越的耐磨性能,涂层微结构的差异是造成摩擦磨损性能差异的主要原因,2种CrN涂层的滑动磨损为磨粒磨损和氧化磨损共同作用的结果。     

高速接触网零部件失效问题研究现状及展望

接触网零部件的失效会严重影响接触网系统的运行安全,接触网系统的服役可靠性是列车和线路安全运营的重要基础.为促进高速接触网装备技术的发展,在结合大量现场调研结果的基础上,系统分析并总结了我国高速铁路接触网零部件服役过程中出现的铝合金定位钩与定位支座磨损、吊弦线疲劳、螺栓连接松动、终端锚固线夹抽脱以及零部件腐蚀问题等五类典型失效问题及其产生的原因,指出微动损伤（微动磨损与疲劳）与恶劣的服役环境是导致接触网零部件典型失效的主要因素;介绍了国内外学者对微动磨损、微动疲劳、螺栓松动、应力腐蚀等相关失效机理的研究现状;展望了高速铁路接触网零部件的失效机理研究,冲滑复合磨损、多股绞线结构微动疲劳、螺栓松动、载流条件下疲劳和腐蚀疲劳这几个方面是今后需要重点研究的领域,并指出研究载流条件对疲劳损伤影响的重要性.      

不同岩石和围压下刃形对滚刀破岩性能的影响

滚刀位于全断面隧道掘进机（TBM）最前端，与岩石直接发生接触，是执行破岩掘进的关键零部件.研究TBM滚刀截面轮廓（刃形）对其破岩性能的影响机理和规律，对指导工程实际中滚刀选型与设计、提高TBM掘进效率具有重要意义.首先建立二维颗粒流离散元模型，针对工程中最常用的平头滚刀和圆弧滚刀，选取两种强度不同的岩石并对其中一种施加固定10 MPa围压；然后，开展滚刀破岩仿真，通过分析比能、破岩体积、刀具载荷、裂纹数量等结果，对滚刀刃形与岩石破碎的关联性进行研究；最后，通过缩比滚刀破岩实验验证数值分析所得结论的正确性.分析结果表明：滚刀刃形对其破岩性能影响显著，在本文所涉及参数范围内，对于多数岩石强度与围压组合，圆弧滚刀比能均低于平头滚刀比能，平均降低19.8%；圆弧滚刀破岩力比平顶滚刀破岩力平均低32.6%，表明破岩过程中圆弧滚刀做功较少，而二者产生的岩石碎片总体积相差不大（平均差值7%），则圆弧滚刀破除单位体积岩石所消耗的能量更少.综上所述，两种常用滚刀刃形相比，在岩石强度与围压较高的地层中可考虑优先选用圆弧滚刀.