车钩缓冲装置压溃管阻抗力波动问题研究

为减小车钩缓冲装置压溃管静压力学性能曲线波动,文章通过对可能影响性能曲线异常波动的压溃体材料性能、配合面粗糙度、工艺过程的分析,发现压溃体内壁马氏体淬硬层残留是造成性能曲线波动的主要原因。优化压溃体加工方法后,性能曲线波动明显减小,有效提升了压溃管性能稳定性。     

不同诱导结构对折叠式压溃管动态吸能影响

建立带预压结构的折叠式压溃管有限元模型,得到其动态冲击下轴对称变形模式和撞击力-位移曲线,对折叠压溃管进行动态冲击实验,有限元仿真结果与实验结果的变形模式和撞击力-位移曲线吻合良好,验证了有限元模型的准确性。通过仿真分析发现预压缩能减小圆管在动态冲击下的第1个褶皱波长,但对整体变形模式和撞击平台力大小基本无影响。在此基础上,对无预压圆管开设4种不同的诱导结构:外表面开槽诱导和内外表面交替开槽诱导、外波纹诱导、内外表面波纹管诱导,分析发现内外表面交替开槽和内外波纹管诱导结构能控制圆管的变形模式,外表面开槽诱导对圆管的褶皱波瓣形状有一定影响,外表面波纹诱导会让圆管呈现一定的非对称变形。与初始圆管相比,4种诱导圆管中,只有外部开槽诱导下的圆管比吸能增大,同时载荷波动系数减小29.4%,撞击平台力与初始圆管基本相当。本文可为折叠式压溃管吸能特性优化提供参考。     

气液-压溃组合式缓冲装置冲击吸能特性实验研究

动车组用中间车钩缓冲吸能装置主要由气液缓冲器和压溃管组成,为研究其工作场景中动态吸能特性,采用两辆台车与中间车钩连挂,撞向刚性墙进行冲击实验,台车冲击速度分别为7.19、18.7和25.7 km/h 3种工况。冲击作用下,气液缓冲器阻抗力具有明显的动态特性,最大压缩行程的阻抗力随冲击速度提升而增高,可达1500 kN,远高于其静压实验最大阻抗力800 kN;而压溃管动态阻抗力与静压结果基本一致为1500 kN;冲击速度为18.7和25.7 km/h,气液缓冲器压缩行程达到30 mm时,阻抗力达1200 kN,压溃管被触发压溃,气液缓冲器与压溃管同时进入压缩状态,一起压缩变形。     

列车端部双层方管组合式吸能结构耐撞性研究

为了克服现有缓冲吸能装置不能同时满足高比吸能和低撞击峰值力的问题,提出一种具有内外双层方管的组合压溃式金属薄壁方管吸能结构,该结构具有压缩效率高,吸能量大的优点。根据列车安装空间要求对吸能结构进行初步几何参数设计,建立详细的有限元模型,并进行相关数值仿真模拟。针对吸能结构设计方案进行实物样机试制,开展吸能结构轴向动态冲击试验,通过对比分析结果可知,仿真与试验的相对误差在5%以内,证明所建立的有限元模型是有效的。通过建立有限元模型对吸能结构的耐撞性能进行参数化研究,研究结果表明：所提出的组合压溃式金属薄壁方管吸能结构的压缩效率仅受单个方管壁厚的影响,相对于传统的带隔板单层金属方管,组合压溃式吸能结构充分利用了方管的内部空间,其内外双层方管结构明显增大了压缩效率与平均压溃力,从而大幅提升了轴向冲击载荷下的吸能量。对于吸能结构的初始撞击峰值力而言,诱导槽能够显著降低吸能结构在承受轴向冲击载荷时的初始撞击峰值力,随着诱导槽宽度和深度的增大,撞击峰值力呈现出明显的下降趋势。同时,隔板数目与初始撞击峰值力基本无关,但随着隔板数量的增多,吸能结构所产生的屈曲褶皱也会随之增多,吸能量逐渐增大,但隔板数...     

膨胀式压溃装置工艺优化及可靠性提升

阐述了膨胀式压溃装置的结构特点和工作原理,分析了影响膨胀式压溃管性能的主要工艺影响因素,完成了膨胀式压溃管的工艺优化,形成了系列化、标准化的膨胀式压溃管生产工艺。经压溃性能对比试验,文中所述压溃装置的性能与国外成熟产品相当,满足设计和使用要求,并形成了批量化的应用。     

某城轨车辆碰撞能量管理系统研究

为了改进某城市轨道车辆车体耐碰撞性能,根据美国AAR S-034标准要求,建立了一种基于蜂窝铝芯和锥形薄壁方管结构的碰撞能量管理(CEM)系统,利用LS-DYNA平台,对该CEM子系统的撞击性能进行了分析,并对比了安装CEM系统前后整车撞击刚性壁障的界面力-位移曲线和加速度-时间曲线。研究表明:"铝芯-薄壁管"组合式吸能结构可以使压溃变形过程有序进行,且具有较低的撞击力初始峰值;采用文中的CEM系统可显著提高车体端部结构的耐碰撞性能。     

胶泥缓冲器多车组撞击能量吸收性能研究

为了研究胶泥缓冲器在列车低速撞击过程中的性能,分别建立集成0.3 m长压溃管和不集成压溃管的胶泥缓冲器车钩模型,并进行落锤试验仿真,以研究其阻抗力-位移特性。在此基础上,建立胶泥缓冲器多车组撞击模型,在不同撞击速度下仿真列车撞击过程,通过分析比较车辆间位移、作用力、车辆加速度、撞击能量吸收曲线,提出对车钩缓冲器设计配置的优化建议,对列车耐碰撞结构设计有一定的指导意义。     

低地板车泡沫铝防撞装置动静态性能研究

为了设计四模块低地板有轨列车耐撞性车体防撞装置,实现列车被动安全保护,采用数值仿真技术进行准静态和动态压缩计算,研究不同孔隙率下泡沫铝防撞块的吸能特性。研究结果表明:泡沫铝防撞块准静态压缩的压溃力呈现明显的弹性阶段、稳定压溃阶段和致密化阶段;泡沫铝防撞块的压溃力和吸收的能量随着孔隙率的减小而增加;同一孔隙率下,动态压缩过程初始压溃力的变化趋势与准静态压缩的压溃力大致相同,而随着泡沫铝的压实,准静态压缩的压溃力呈线性增大。     

列车防撞压溃管吸能研究

随着铁路行车速度的提高,高速列车的舒适性和安全性、减少事故损失成为铁路运输领域的新课题。应用有限元分析软件LS-DYNA,对比2种不同形式的压溃管在同一工况下碰撞过程,分析折叠式压溃管不同压溃引导方式,得到不同情况下的碰撞参数,为压溃管在列车上的合理应用提供依据。     

标准动车组用压溃装置研制

介绍了标准动车组用压溃装置的主要技术参数以及溃管的连接方式,优化结构,通过控制压溃管成型工艺参数可保证产品的性能要求。     

后置式压溃装置的开发研究

根据扩张式压溃管的设计原理,运用有限元计算与试验验证相结合的方法,设计开发了一种适用于轨道车辆的新型后置式压溃装置,并介绍了该装置的性能参数及关键技术等。     

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。     

基于有限元的城市轨道交通列车钩缓装置压溃吸能仿真分析

压溃式半永久钩缓装置是城市轨道交通列车中间车厢耐撞性吸能的主要部件。在分析压溃式半永久钩缓装置结构与功能的基础上,建立了压溃式钩缓部件的有限元模型。基于EN 15227—2008《车体防撞性要求》的城市轨道交通列车中间车厢耐撞性评估场景,分析了压溃式半永久钩缓装置在12.5 km/h速度撞击工况下的动态响应。数值仿真结果表明:具备压溃吸能结构的半永久钩缓装置能有效吸收撞击动能。该装置通过减小撞击力峰值,起到了保护中间车厢车体结构、避免人员伤亡的作用。     

轴承压装力-位移曲线作轴承压装合格判定的可行性分析

通过对影响货车滚动轴承压装力因素的分析,得出了轴承压装力与位移之间的数学关系,并依据353130B滚动轴承及RE2B轮对的结构尺寸,得出了353130B滚动轴承压装力与位移之间的理论曲线。根据现场轴承压装相关经验数据统计,对压装理论曲线的边界条件进行了分析,为采用压装力一位移曲线判定轴承压装质量方法进行了可行性分析。     

缺口导向分级触发吸能结构研究

以轨道客车司机室端吸能结构为研究对象,提出一种基于缺口导向分级触发的吸能结构,并采用三维仿真分析方法对该吸能区结构进行优化分析。另外,对优化后的吸能区结构进行全尺寸冲击试验验证。试验结果表明,仿真分析在能量吸收、压溃行程和平台力方面的误差可保持在10%以内。     

柴田式车钩缓冲装置过载保护功能研究

根据柴田式车钩缓冲装置设计原理、安装结构,结合车钩缓冲装置的使用情况,提出了在柴田式车钩缓冲装置后方增加折叠式压溃吸能装置的方案。通过仿真计算分析,在钩缓装置后方安装折叠式压溃管之后,由于调车人员误操作导致车辆连挂速度超出规定的范围而引起的车辆受损情况将大大降低,提升了动车组的过载保护功能。     

“月牙形”独塔曲线斜拉桥成桥计算及结构优化研究

为研究独塔单索面单侧拉吊曲线斜拉桥结构受力性能,以一种新型而特殊的"月牙形"独塔曲线斜拉人行桥为工程背景,采用有限元法分析计算其合理成桥状态。针对主梁局部存在截面转角相对较大的问题,提出3种解决方案:合理布置水平斜撑的"被动"方案、设置拉压杆预应力的"主动"方案和联合方案。研究结果表明:将主塔塔顶横向位移作为主要设计目标,按斜拉索对主塔的施力方向对斜拉索分组,辅以刚性支承连续梁法、影响矩阵法对该桥进行成桥索力计算较为快速和合理;通过合理布置桁架结构和引入预应力,可在满足规范要求、减轻结构整体重量的同时减小局部截面转角较大的问题,提高结构受力性能。研究结果可为同类型斜拉桥的设计提供参考。     

杆端缩尺钢桁架桥梁结构静力计算与优化分析

以某下承式铁路钢桁架简支梁桥的单榀Warren桁架为研究对象,对杆端缩尺钢桁架桥梁结构及其端部缩尺压杆进行有限元分析和用钢量优化,重点研究杆端缩尺参数对杆件内力、截面应力、结构刚度、结构弹性稳定、压杆极限承载力、最小用钢量等的影响.结果表明:杆件截面高度缩尺是最理想的杆端缩尺方案;随着缩尺幅度的增大,桁架结构的杆件轴力变化很小,但杆端次弯矩和剪力显著减小,且结构竖向刚度和弹性稳定性有所降低.通过适当提高缩尺段的钢材强度等级,端部缩尺压杆的极限承载力将不低于未缩尺压杆,并可在满足结构强度、刚度及稳定性要求的前提下,进一步通过杆件截面优化,得到比未缩尺设计更小的结构用钢量.     

压弯荷载作用下带有定位榫盾构隧道管片接缝的力学特性

依托于国内一地铁盾构隧道,采用有限元软件ABAQUS建立带有定位榫的盾构隧道管片接头三维模型,从管片应力、接缝位移、螺栓内力、定位榫内力与变形四个方面对带有定位榫的盾构隧道管片接头抗弯力学性能进行分析。结果表明：管片压溃区开始于纵缝处并向前后两块夹持管片延伸,最终呈杠铃状;纵缝削弱了其左右两侧0.33 m范围内管片刚度;环缝与纵缝交点错台量和张开量最大;定位榫对螺栓受力状态影响显著,螺栓中部截面角度-7.5°～7.5°区域轴力突然减小,剪力突然增大,两个纵向螺栓轴力分别在弯矩大于300 kN·m和大于600 kN·m时在该区域出现反向现象;定位榫在弯矩作用下内力较小,剪力最大值出现在0°截面处;弯矩越大,定位榫变形量越大,但定位榫不同角度变形量之间的关系基本不受弯矩变化影响。     

钩缓装置碰撞及坡道救援仿真动力学性能分析

以某城轨车辆用车钩缓冲装置为例,介绍了其结构组成,通过动力学仿真计算软件,建立了多编组列车模型,并进行列车的碰撞及坡道救援仿真分析,最终得到了车钩缓冲装置在碰撞及坡道救援过程中的作用力、缓冲器变形量及其变化规律。计算结果表明在碰撞过程中,碰撞连挂面的车钩力及缓冲器变形量最大,沿列车纵向向两端面不断减小,车钩缓冲器、压溃管、防爬器依次逐级吸收冲击能量;在坡道救援工况中,制动速度对车钩缓冲装置的动力学性能基本无影响,增加车辆载重,其制动过程中车钩作用力变大,缓冲器行程增大。