内外激励下机车齿轮磨损仿真分析

通过Archard磨损公式和Hertz接触模型,建立了考虑动态磨损系数的机车齿轮磨损数值仿真模型,计算了理想情况下齿面磨损分布情况;利用ABAQUS二次开发UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格,建立了齿轮磨损有限元模型,在仿真后通过MATLAB提取齿面磨损信息,并将有限元计算结果与数值仿真结果进行了对比;通过改变模型参数,研究了摩擦因数和中心距误差对齿面磨损的影响;基于多体动力学软件SIMPACK建模仿真得到了轮轨激励下从动齿轮垂向振动位移,并将其加载到有限元模型进行齿面磨损仿真计算。计算结果表明：2种计算方法得出的齿轮磨损分布情况较为一致,即主、从动齿轮最大磨损深度均在齿根处,节线处磨损深度为0,且节线两侧单双齿交替区域磨损深度均出现突变,磨损深度总量随摩擦因数的增大而增加,且均位于以节线为界靠近齿根处,当摩擦因数最大值取0.25时,磨损深度总量为3.104×10^-6 mm,而齿顶处相反;当中心距误差为负时,随着中心距的减少,磨损深度总量呈增大趋势,最大值为3.313×10^-6 mm,而当中心距误差为正时,随着中心距的增大,磨...     

新、老混凝土粘结抗剪强度试验

依托高速公路桥梁加固工程,以切槽深度、粘结面倾角、振动频率及植筋为参数,对102个新、老混凝土粘结试件进行了抗剪试验。试验结果表明：当倾角相同时,切槽深度对粘结面抗剪强度的影响较小;随着倾角增大,口粘结面的抗剪强度不断增大;当倾角超过30°时,试件不从粘结面破坏,此时粘结面不再是最薄弱部位。当频率低于9Hz时,振动能提高粘结面的抗剪强度;当频率大于9Hz时。振动会削弱粘结面的抗剪强度。植筋可提高粘结面的抗剪强度,且提高值与植筋率呈线性关系;当植筋方向垂直于粘结面时,能获得最好的粘结效果;在一定范围内,随着植筋深度的增加,粘结面的抗剪强度逐渐增大。     

机场跑道破损坑槽对飞机滑跑动力的影响

基于1/4双自由度振动模型,建立了飞机-坑槽振动简化模型,从乘客舒适度、道面结构承载力及高速滑跑时可能发生跳跃等3方面,研究了道面坑槽的许可深度计算方法.结果表明:机身振动加速度随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度增大而减小;动载系数随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度的增大而减小.实例应用得到了跑道不同部位出现坑槽的许可深度值,为机场当局对破损跑道的运行适用性判断提供理论参考.     

客车传动轴松动脱落案例分析

传动轴松动与脱落的主要原因是:在长期使用中,传动轴产生金属疲劳损坏,传动轴叉断裂面上有的还存在明显的疲劳损坏痕迹;在拧紧传动轴螺栓时,螺栓拧紧力不够;万向节突缘平面不平整,有翘曲现象,被用于克服突缘翘曲变形上,由于突缘平面的不平整,由面接触变成了点接触,突缘间的静摩擦力大为降低;万向节突缘螺孔变形,螺栓与孔形成不规则的配合;万向节轴承磨损松旷,十字节磨损严重,使传动轴在旋转时抖震增加;传动轴弯曲、平衡块脱落和动平衡失衡;中间轴承支架及车架横梁变形造成安装偏斜,中间轴承内座圈松旷,中间轴轴承损坏;主减速器配合间隙过大,起步换档或操作过猛,造成冲击载荷,主减速器主动锥齿轮轴轴承等损坏,也使传动轴产生异常振动;发动机后支架固定螺栓松动,使曲轴、飞轮组合件不平衡,离合器总成动平衡失衡或传动轴标记未对准等等.     

机车牵引工况下车轮磨耗研究

以某正在运行的C0-C0轴式电力机车为研究对象,考虑了机车传动系统的影响,基于Archard磨耗模型,建立了电力机车的车轮磨耗计算模型,研究了恒速与起动工况下车轮的磨耗,根据某实际线路计算车轮磨耗,并与实测数据进行对比,研究了机车正常运行过程中出现的轮缘非正常磨耗。分析结果表明:当车辆恒速运行2.6×105 km,牵引力由40kN增大到120kN和由120kN增大到200kN时,磨耗分别增加了0.74、1.74mm,因此,随着牵引力增大磨耗急剧增加;机车起动过程中增加牵引力可以获得更大的加速度,随着牵引力增大,蠕滑率明显增大,因此,增加牵引力可节约运行时间,但同时会产生更大磨耗;通过与车轮磨耗实测数据对比,车轮磨耗计算模型较为准确,在踏面处仿真计算结果与实测结果具有很好的一致性;由于车轮磨耗计算模型未考虑材料的塑性流动与道岔的影响,在轮缘处的仿真结果与实测结果有一定的差异;降低二位轮对横动量和轨侧润滑能够大幅降低车轮磨耗,当二位轮对横动量由15mm降低为10mm时,二位轮对累积磨耗降低了15.4%;轨侧润滑后一~三位轮对最大累积磨耗分别降低了13.40%、21.32%、6.46%。     

列车振动荷载作用下隧道围护结构性能实测分析

为有效缓解既有线路列车经过软土明挖隧道产生振动荷载对围护结构性能的影响,确保隧道工程安全可靠,采用现场实测和数据分析方法,研究不同列车、不同距离、不同深度情况下既有线列车振动荷载对地层振动的影响,从而确定列车振动影响范围、围护桩振动速度、锚索轴力以及桩身位移.实例分析表明,列车经过时,围护桩的水平振动速度较大,竖向振动速度相对较小,下行车引起的振动速度大于上行车;东西对应测点的锚索轴力变化规律基本一致,西侧锚索轴力大于东侧锚索轴力;桩身水平位移随着深度的增加先增加后减小.通过对列车振动荷载作用下的锚索轴力及桩身位移进行实测分析,可为锚索性能变化规律提供基础数据,从而为隧道工程设计和施工提供有价值的参考.     

机场跑道破损坑槽对飞机滑跑动力的影响

基于1/4双自由度振动模型,建立了飞机-坑槽振动简化模型,从乘客舒适度、道面结构承载力及高速滑跑时可能发生跳跃等3方面,研究了道面坑槽的许可深度计算方法。结果表明:机身振动加速度随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度增大而减小;动载系数随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度的增大而减小。实例应用得到了跑道不同部位出现坑槽的许可深度值,为机场当局对破损跑道的运行适用性判断提供理论参考。     

高速列车车轮踏面滚压强化有限元分析

为提高镟修后高速列车车轮踏面强度和使用寿命,进行了车轮踏面滚压强化过程的数值模拟,并对滚压强化的工艺参数进行了优化.以CRH3高速列车车轮为研究对象,建立了滚压轮-车轮-钢轨三维滚动接触有限元模型;通过计算不同滚压轮尺寸、滚压力及滚压道次对车轮踏面残余应力和等效塑性应变场分布的影响来分析滚压强化机理;采用Borrow-Miller准则修正的Manson-Coffin公式计算了滚压后轮轨接触时车轮踏面的疲劳裂纹萌生寿命,进而对车轮踏面滚压强化工艺参数进行优化.研究结果表明:随着滚压力的增加,车轮踏面的疲劳裂纹萌生寿命先增后减,且随着滚压道次的增加而下降,即滚压道次的增加反而会降低车轮踏面的疲劳裂纹萌生寿命;滚压道次的增加对残余应力的影响不大,滚压轮圆弧半径的增加会导致疲劳裂纹萌生寿命小幅度增大;综合考虑,以滚压道次为3次、滚压力为1 kN、滚压轮圆弧半径为6 mm时的滚压效果最佳,此时车轮踏面的疲劳裂纹萌生寿命可提升约58%.     

高速磁浮悬浮架柔性特征对曲线通过性能的影响

为研究高速磁浮悬浮架小曲线通过动力学性能,考虑高速磁浮悬浮架柔性振动,建立悬浮架有限元模型,并计算其弹性模态,建立高速磁浮整车车辆动力学模型;应用同济大学磁浮试验线线路条件、试验速度曲线及拟合的轨道不平顺,分析了悬浮架柔性振动对悬浮、导向电磁铁间隙、电磁力的影响;同时,建立了刚性悬浮架动力学模型与之对比. 研究结果表明:R400小曲线通过时,电磁铁动力学性能受悬浮架柔性振动的影响较大,两种模型的导向力相差约12.5 kN,悬浮力相差约6.0 kN;通过试验仿真比较,考虑悬浮架柔性的计算结果更接近于实测结果;悬浮架垂向和横向振动的主频分别为10.4 Hz和13.2 Hz,分别与前后悬浮框相对点头、反相摇头模态频率相近;在研究控制参数优化、悬挂参数优化、运行稳定性等高速磁浮关键问题时应考虑悬浮架的柔性振动.      

传力杆材料属性对水泥混凝土路面传荷的影响研究

针对现有水泥混凝土路面常见的破坏形式,通过设置传力杆的水泥混凝土路面结构模型,研究传力杆弹性模量、传力杆横截面半径、传力杆长度对受荷板侧竖向位移、未受荷板侧竖向位移、传荷挠度系数的影响,得出以下结论:随着传力杆横截面半径、弹模、长度增加,受荷板竖向位移逐渐增大,影响最大的是传力杆半径,弹模和长度对其影响极小;未受荷板侧,竖向位移逐渐增加,但随着长度增加,未受荷板竖向位移逐渐减小;从传荷挠度系数上看,随着横截面半径、弹模的增加,传荷挠度系数逐渐增加,表明传荷能力逐渐增强,随着长度的增加,传荷挠度系数逐渐降低;随着长度增加,未受荷板位移及传荷系数皆降低,通过分析造成这样的原因会引起其他形式的破坏。     

高速列车车轮踏面非圆磨耗机理

为揭示高速列车车轮踏面非圆磨耗的产生机理,控制高速列车车轮的非圆磨耗,基于高速列车在雨、雪条件下调速制动可能发生轮轨滑动的特点,建立了由轮对和钢轨组成的轮轨系统摩擦自激振动模型,使用该模型对轮轨系统进行了摩擦自激振动发生趋势的仿真分析.仿真结果表明,在轮对调速制动轮轨蠕滑力达到饱和(即滑动)状态下,轮轨系统容易发生摩擦自激振动,此摩擦自激振动能引起车轮非圆磨耗,并提出控制高速列车调速制动时的制动摩擦力使轮轨不发生滑动是抑制车轮非圆磨耗的主要措施,增大钢轨扣件垂向阻尼是控制高速列车车轮非圆磨耗的可行方法.      

高铁扣件的自适应视觉检测算法

为了实现高铁缺陷扣件的准确、快速和自动化检测,提出一种基于图像处理技术的高铁扣件自适应视觉检测算法.针对高铁扣件图像的特性,使用改进的LBP (local binary pattern)算子提取扣件的显著特征;在扣件特征图的基础上,采用模板匹配算法得到扣件区域在原始图中的精确位置,进而得到扣件子图并用扣件的位置信息校验定位结果;以相邻两个扣件子图的差值作为判断依据,如果差值大于预设的阈值,相应的扣件则被判断为缺陷扣件.将该检测算法应用于高铁工务部门提供的真实扣件图.研究结果表明:本文提出的自适应扣件检测算法在雨天的表现最差,检出率为96%,误检率为0.50%;在晴天的表现最好,检出率为100%,误检率为0.22%;在不同天气、光照、环境下的综合检出率为99%,综合误检率为0.33%.     

抑制轮轨摩擦自激振动的扣件结构多参数拟合研究

为研究扣件结构参数对轮轨摩擦自激振动的影响,基于轮轨摩擦耦合自激振动的观点建立了小半径曲线轨道整体道床支承的轮轨系统有限元模型;通过现场测试和数值仿真验证了轮轨摩擦自激振动模型,进而基于该模型研究了扣件结构中各参数对轮轨摩擦自激振动的影响;综合考虑多因素之间的相互影响,采用最小二乘法得到了预测轮轨摩擦自激振动发生可能性...     

重载货车中BOM连接器力学行为数值仿真

基于非线性有限元软件MARC，对重载货车中大量使用的BOM连接器力学行为进行了数值仿真研究，讨论了建模中的关键技术，创建了基于接触的弹塑性模型，数值仿真结果深刻地揭示了BOM连接器塑性成型规律，不仅为确定BOM连接器压力影响范围提供了数值依据，亦为重载货车中科学地采用BOM连接器提供了重要参考。     

齿轨铁路导入装置动力学特性

利用大型有限元商业软件ABAQUS建立了车辆-齿轨铁路导入装置耦合动力学有限元模型;仿真了齿轨车辆通过齿轨铁路导入装置的过程,分析了车辆与齿轨铁路导入装置的动态相互作用;考虑不同参数的影响,研究了齿轨铁路导入装置振动响应、结构应力、动态接触力等动态特性响应规律.研究结果表明:随着支撑弹簧预紧力的增大,齿轮转速能更快达到...     

Numerical method on load sharing problem of thick laminate joints

Accurately and efficiently predicting the load sharing of multi~bolt thick laminate joints is necessary to quicken the optimization of the large-scale structures over various design variables, and a two-dimensional （2D） finite element method （FEM） is introduced to meet such a demand. The deformation contributions of the joint zone are analyzed and calculated separately, including the shearing deformation of the fasteners shank, the bending deformation of the fasteners shank, and the bearing deformation of the fasteners and joint plates. These deformations are all transferred and incorporated into the components of the fastener＇s flexibility. In the 2D finite element model, the flexibilities of the beam elements and bush elements are used to simulate different components of the fastener＇s flexibility. The parameters of the beam elements which include the bending moment of inertia and intersection area, and the parameters of the bush elements which include the stiffness in different directions, are all obtained through equalizing the fasteners flexibilities. In addition, the secondary bending effect introduced by the single-lap joints is also taken into account to verify the flexibilities of the fasteners in practical application. The proposed FEM is testified to be more accurate than the traditional 2D FEMs and more efficient than the three-dimensional （3D） FEM in solving load sharing problem of multi-bolt single-lap thick laminate joints. With the increase of joint plates＇ thickness, the advantages of the proposed method tend to be more obvious. The proposed 2D FEM is an effective tool for designing bolted joints in large-scale composite structures.     

基于高斯混合部件模型的铁路扣件检测

针对采集图像中铁路扣件存在形状的变化、扣件图像的光照差异较大和扣件被异物局部遮挡的问题,根据对可变形部件模型算法和高斯混合模型的研究,提出了高斯混合部件模型算法. 结合扣件图像边缘特性及改进的Roberts算子计算图像梯度,将归一化后的方向梯度直方图特征作为高斯混合部件模型算法的底层特征,根据扣件形状划分部件,部件之间的相对位置采用星型连接方式度量,运用余弦相似性度量部件中方向梯度直方图特征的相似度,部件模型使用高斯混合模型并采用期望最大化算法迭代求解. 将高斯混合部件模型算法应用于扣件检测中,最终平均检测效果为漏检率3.16%、误检率9.80%、正确率90.27%.      

Influence of Angle of Attack and Lateral Force between Wheel and Rail on Wear of Rail--a Laboratory Study

Angle of attack and lateral force are two important parameters influencing wheel-rail wear. This paper deals with the question of influences of the angle of attack and the lateral force on the wear of rail. A series of experiments are conducted on 1/4 JD-1 Wheel/Rail Tribology Simulation Facility. The angles of attack selected in the tests are 0°16′30″, 0°37′40″ and 1°0′0″ respectively. The lateral forces selected in the tests are 0.694 kN, 1.250 kN and 2.083 kN, respectively corresponding to the lateral forces of 25 kN, 45 kN and 75 kN measured in the field, with the aim of keeping the same ratio of L/V between laboratory and field conditions. It is found that the larger the angle of attack is, the more serious the wear of rail is. The relation of rail wear rate versus angle of attack is non-linear, and the relation of rail wear rate versus lateral force is approximately linear. The influence of angle of attack is more serious than that of lateral force. For the tractive wheelset, the wear index involving linear and quadratic function terms of angle of attack has good agreement with the limited experimental data. Some conclusions are given.     

拧紧速度对螺栓转矩系数的影响分析

为了研究拧紧速度对螺栓拧紧特性的影响,利用多功能螺栓紧固分析系统对紧固件进行转矩——夹紧力试验,通过试验分析得出摩擦系数随着拧紧速度的增大而减小并逐渐趋于稳定;同时摩擦系数是影响转矩系数的主要因素,转矩系数是摩擦系数的增函数,在一定范围内,转矩系数与摩擦系数呈同增减趋势;紧固件的拧紧过程,摩擦会产生高温,温度变化是使摩擦系数发生变化的重要因素.     

地震作用下特大型桥梁嵌岩桩基础动力响应

依托铺前大桥实体工程, 基于人工质量模型和桩-土惯性相互作用机理, 通过振动台模型试验, 选用叠层剪切式模型箱, 模拟了自由场在地震作用下的振动反应, 分析了0.15g ~0.60g (g为重力加速度) 地震动强度下大直径桥梁嵌岩桩基础加速度、相对位移、弯矩等响应特性和损伤情况等。研究结果表明: 桩基础加速度峰值从桩底至桩顶呈增大趋势, 加速度放大系数随地震动强度的增大逐渐减小, 输入地震波为0.55g 时, 桩顶加速度放大系数趋于稳定值1.34;桩顶加速度时程响应频率低于桩底加速度时程响应频率, 上部覆盖层对地震波的放大作用和滤波效应明显; 随着地震动强度的增大, 桩顶相对位移峰值近似呈线性增大, 在0.15g ~0.60g 地震动强度下, 桩顶相对位移峰值变化范围为1.97~6.73mm; 桩基础弯矩沿桩长呈“3”字形变化, 上部软硬土层分界处和基岩面附近弯矩达到峰值, 并随地震动强度的增大而增大, 地震动强度为0.50g 时达190.9kN·m, 超过桩身抗弯承载力; 桩基础基频随地震动强度的增大呈整体降低趋势, 在0.50g 地震动强度下, 其基频较0.35g 地震动强度下低50.1%, 桩基础产生损伤; 桩顶与承台连接处、上部覆盖软硬土层界面和基岩面附近桩身在地震作用下易产生裂缝, 桥梁桩基础抗震设计时应着重考虑。