动车组转向架排障器结构介绍及优化设计

随着列车运营速度越来越高,转向架振动随之增大,对排障器结构强度及安装可靠性要求亦随之提高。通过对既有结构排障器进行分析,提出结构优化方案,完成强度分析及振动试验,并已批量装车使用,状态良好。     

地铁车辆转向架排障器疲劳分析

通过对某地铁线路车辆排障器动应力及加速度数据进行分析、处理,得到排障器加速度功率谱,并作为排障器随机振动疲劳分析的输入条件,对排障器进行随机振动疲劳分析,从试验结果可以判断,应用排障器实测数据进行有限元随机振动疲劳分析对排障器的结构优化、疲劳寿命提高具有重要指导意义。     

高速列车铝合金车体头车排障器装配浅析

通过分析某高速列车铝合金车体排障器的结构,研究制定了排障器与车体之间的装配方案。并且分析了装配过程中的难点和重点,提出了解决措施并进行了现场验证,对装配工艺进行了优化。     

高速列车头车吸能排障器设计与仿真研究

应用耐碰撞系统设计思想,提出了采用新型吸能结构和填充材料的排障器设计方案,并通过碰撞仿真分析对设计方案进行了比较。基于LS-DYNA的仿真结果表明,该新型排障器优选方案具有良好的吸能和缓冲碰撞的安全性能。     

基于EN 15227标准的排障器仿真计算及试验验证

文章以研发HXD1G型八轴交流传动快速客运电力机车为契机,在EN 15227标准分析的基础上设计一款高安全性排障器,并开展有限元计算以指导后续的系统试验。仿真分析与试验结果都表明:排障器中心线能够承载300 kN压缩载荷,其距中心线750 mm的区域能够承受250 kN的压缩载荷,排障器结构强度满足EN 15227的要求。     

基于多轴振动环境再现的地铁车辆排障器寿命评估研究

车辆服役过程中，由于轮轨间的高频激励，极易引发结构共振疲劳问题。文章针对某地铁车辆排障器的疲劳开裂问题，开展了排障器的振动疲劳试验，发现了线路上通过频率为93 Hz的钢轨波磨是引发结构共振疲劳的主要原因。针对试验研究方法存在的传感器布置数量有限、成本较大等问题，文章从仿真分析角度，提出了一种基于多轴振动环境再现的地铁车辆排障器寿命评估方法。首先，建立了基于虚拟激励法的排障器随机振动模型，该模型可以很好地再现排障器的实际振动环境；然后，通过遗传算法对模态阻尼比进行优化，使得仿真和实测响应结果具有较好的一致性，验证了建模方法的正确性；最后，利用多核并行计算的方法实现了排障器任意位置的全程损伤和疲劳寿命计算，显著提高了仿真计算的效率。结果表明：排障器焊缝拐角处为其结构的薄弱位置，其全程工况损伤值为6.25E-03，疲劳寿命为0.60万km，远低于设计使用寿命的360万km，通过上述方法评估出来的排障器最大损伤位置与结构实际破坏位置相同，进一步证明了此方法的正确性。     

高速列车局部外形气动优化设计研究

随着高速列车运行速度的提高,列车外形对气动性能的影响越发显著。以中国标准动车组为原型建立1:8比例3车编组仿真模型,对3种转向架裙板减阻方案、5种排障器导流罩减阻方案、4种车厢连接处外风挡减阻方案进行风洞试验。在60m/s风速,0°侧偏角条件下,裙板最优方案能使整车减阻10.2%;排障器导流罩最优方案能使整车减阻2.1%,外风挡最优方案能使整车减阻1.8%。试验结果为进一步优化中国标准动车组气动外形提供了理论参照。     

高速列车减阻技术试验研究

为改善高速列车空气动力学性能,减小列车阻力,采用风洞试验方法针对高速列车转向架区域、车端连接区域及车底排障器导流罩区域进行优化设计与方案对比,得出如下结论:转向架区域的空间越小,减阻效果越好,若增加底部导流板可减阻3.4%,增加外风挡可减阻1.9%;排障器导流罩距轨面高度越小、后端距离转向架空腔越近,减阻效果越好,可减阻2.1%。此研究结果可为高速列车气动结构优化设计提供依据,具有重要的现实意义。     

GCY300Ⅱ型轨道车转向架构架强度分析与结构改进

介绍了GCY300Ⅱ型轨道车转向架构架结构特点,采用TB/T 1335- 1996对该构架进行静强度仿真及动应力试验,并进行对比分析,验证仿真模型的正确性.就构架焊接工艺性差的问题提出结构改进方案,对比分析结构改进前后的静强度仿真计算结果.计算分析结果表明:结构改进前后的强度均满足铁标规范要求,改进方案更合理实用.     

一种地铁车辆排障器随机振动频域疲劳分析及优化

地铁车辆排障器安装于转向架前端,主要用于清除轨道障碍物,保证车辆正常运行。安装位置及轨道不平顺带来的轨道激扰容易导致排障器的结构疲劳断裂。采用随机振动频域疲劳分析方法,能够有效地找出结构疲劳薄弱位置。根据计算结果优化结构,优化后的计算结果满足GB/T 21563—2018《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》和IEC 61373:2010《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》标准要求。     

车辆焊接结构疲劳寿命评估方法研究

为在设计阶段实现车辆焊接结构的抗疲劳设计,在研究AAR/BS/IIW标准的疲劳算法原理和焊接接头疲劳性能参数的基础上,给出基于AAR/BS/IIW标准进行车辆焊接结构疲劳寿命评估的方法和技术路线。依据AAR标准分析某公司出口的全钢焊接结构矿石车车体的疲劳寿命,结果表明:该出口矿石车车体焊接结构的最短疲劳寿命发生在中部横梁腹板与横梁下盖板角接焊接区,寿命年限为59.4年,满足25年设计寿命的要求;通过与IIW标准中提供的焊接接头结构的对比分析,提出对某提速客车转向架焊接构架的定位座根部焊接结构进行打磨的改进方案。数据表明:改进方案明显提高了定位座根部焊接接头的寿命。经对比分析可以看出,基于IIW标准的焊接构架疲劳寿命预测结果与疲劳试验结果比较接近。     

基于贝叶斯理论的钢管混凝土劲性骨架拱桥收缩徐变效应分析

钢管混凝土劲性骨架拱桥施工程序复杂、施工周期长,导致混凝土收缩徐变效应十分显著,极大地影响桥梁的正常使用性能,严重时甚至威胁结构的安全。同时受收缩徐变不确定性的影响,结构的应力和位移表现出明显的离散性,使桥梁的设计施工工作变得更为困难,结构实际变形偏离其设计值的情况时有发生。为了缓解这种困难,首先改进贝叶斯方法,使其对似然函数分布与先验分布较远的情况同样适用。然后基于此方法,对北盘江大桥模型桥施工期间收缩徐变效应进行分析得到后验预测结果,并通过实测数据进行检验。计算结果表明:基于改进贝叶斯方法得到的后验预测结果与实测数据吻合良好,相较于先验预测结果,数据离散性得到明显改善。     

提速客车转向架转臂的拓扑优化设计

为设计出易于安装及落车的提速客车转向架转臂结构,基于变密度法和非线性接触有限元法对转臂进行了拓扑优化和强度分析。以HyperMesh/Optistruct为拓扑优化分析平台,创建了转臂的拓扑优化模型;以I-DEAS软件为多体接触分析平台,建立和分析了新型转臂的多体接触有限元模型。结果表明:新型转臂结构在满足使用强度的要求下,不仅从整体上改善了结构的应力分布,使应力分布更趋均匀,而且转臂的质量也比现有结构的质量下降了9.7%。     

基于CAE的转K6型转向架摇枕结构优化

为实现铁路货车转向架摇枕结构最优的目的,在Pro/E三维建模基础上,采用铸造模拟软件ProCAST对转K6型转向架摇枕的凝固过程进行了数值模拟,数值模拟计算结果显示铸件的凝固顺序。通过温度场分析,找出铸造热节,对产品结构设计不合理的区域进行改进。运用有限元软件ANSYS对改进后的摇枕结构进行静强度分析,确保满足铁道部相关标准的使用要求。     

轨道交通列车前端吸能结构碰撞研究

利用LS-DYNA软件建立列车前端吸能结构的有限元模型,通过仿真分析对试验台车吸能结构进行优化以及试件材料选择;通过受力对比分析确定整车模型与试验台车模型对于吸收结构碰撞试验的一致性。台车吸能结构碰撞试验结果及其分析表明:利用台车吸能结构碰撞试验可以替代整车碰撞试验,用于验证列车前端吸能结构设计的合理性。采用仿真分析与台车试验相结合的方法,对列车端部吸能结构的耐碰撞性能进行验证,可以有效地压缩设计与试验的成本和周期。     

可悬挂双人座椅的侧墙设计及有限元分析

文章在分析现有地铁车辆侧墙结构的基础上,对下部侧墙结构进行优化设计,并采用Hypermesh、Ansys等软件进行有限元分析验证,设计出一种适用于双人座椅悬挂的新侧墙结构。计算结果表明,优化后的侧墙结构符合车体设计相关标准,在相同工况下,较原结构有更好的强度和刚度。     

800kW直流电机温升超标的原因分析及改善

文章分析了800 kW直流电机在电机试验中温升超标的原因,提出该电机的设计改进方案及严格的制造工艺要求。使该电机在运行过程中热损耗降低,散热回路得到合理改善,电机温升得到控制,满足了电机设计及运行可靠性要求。     

成灌铁路跨度32m预应力混凝土简支箱梁腹板竖向受力性能试验研究

我国客运专线各种标准梁型在实际应用之初均进行了实体箱梁的试验研究工作,以掌握结构的实际受力性能,对于保证箱梁的正常、安全使用起到了重要作用。以新建成灌铁路跨度32m预应力混凝土简支箱梁为研究对象,对梁端变截面处腹板在预施应力条件下的受力状态进行了计算分析和测试,对跨中等截面段腹板在模拟运梁车运梁通过工况下的受力性能进行了计算分析和静载试验。根据箱梁腹板受力性能试验研究结果,对箱梁的截面构造和预应力束布置进行了设计优化、完善,改善了腹板的竖向受力性能,静载试验结果表明在运梁、运营工况下箱梁能满足正常使用要求。     

土压平衡盾构复合式刀盘设计与结构有限元分析

简要介绍了土压平衡盾构复合式刀盘适应的地层;重点论述了刀盘的结构设计、刀具配置与布局特点,建立了刀盘主体结构的有限元分析模型;对盾构刀盘在模拟载荷作用下的结构响应进行了数值分析,分析结果符合设计预期。     

基于Optistruct的防爬器结构优化设计

采用基于Optistruct的尺寸优化和形状优化相结合的优化技术,探讨了产品结构的多目标多任务最优化设计方法,并以地铁吸能防爬器为例进行了同时满足静强度和碰撞设计2种目标要求的优化分析,最后通过静强度分析和碰撞仿真对优化结果予以验证,证实了该方法的有效性.