高速列车车体断面优化数值分析

运用通用的流体动力学软件FLUENT计算了不同车体断面在20 m/s横风作用下受到的侧向力和倾覆力矩。结果显示:通过改变车体断面的几何参数可以达到改善列车横向气动稳定性的要求。     

高速列车车体型材的结构灵敏度分析研究

重点介绍了结构灵敏度分析的相关理论以及研究板厚对灵敏度的影响,文中以地板型材为例,将灵敏度分析引入到列车结构优化中,利用有限元法分析其振动响应及结构灵敏度,为结构优化提供依据。     

Pendolino列车中空挤压型材车体结构

介绍菲亚特公司研制的新一代高速摆式列车组为降低车辆自重，车体结构全部采用中空挤压铝型材所取得的良好效果。     

基于相对灵敏度分析的高速列车车体结构优化

针对某高速列车铝合金车体,对其进行静、动态特性的有限元分析,结果表明整备状态下的车体一阶垂弯频率较低。以提高车体的一阶垂弯频率为目的,利用灵敏度分析方法,计算车体的一阶垂弯频率灵敏度,质量灵敏度以及相对灵敏度。基于相对灵敏度的分析结果,确定对模态频率变化敏感的结构区域,并选取以车顶、边梁、端墙及底板等型材的厚度为设计变量的优化模型进行结构优化。优化后的车体一阶垂弯频率提升5.5%,达到11.14Hz,有效地提高了车体的动态刚度。     

高速列车车体端部吸能结构研究

针对高速列车速度高、动能大的特点,设计了车体被动安全防护的特殊端部吸能结构,并通过非线性有限元软件LS-DYNA,研究高速列车头车司机室端两级吸能装置以及车体尾端弱刚度结构的耐碰撞性能,重点考察其与刚性强撞击时的界面力、变形以及能量吸收能力。计算结果表明两级吸能装置变形有序,具备约3.4 MJ的能量吸收能力,可有效保护司机室结构;车体尾端弱刚度区具备6.5 MJ的能量吸收能力,可有效保护乘客区结构的安全。将上述结构应用在某型高速动车组车体并按照欧标EN15227进行36 km/h对撞工况的验证,司机室头部吸能结构变形合理,列车未发生爬车现象,司机室及客室结构完整,头车平均加速度为4.4g,满足标准要求。     

闭口型材磁浮车辆车体的结构优化

在磁浮车辆设计的过程中,其结构设计是安全运营的基本保障。在CAE(计算机辅助工程)技术迅速发展的时代,通过有限元软件进行相关的分析与计算,无疑是进行磁浮车辆车体结构优化设计的一种快速有效的办法。对闭口型材车体进行了有限元建模,并根据真实受力情况设计了强度计算的工况,然后在Ansys软件中对其进行静强度计算,依据计算结果改进了出现过大应力的部位结构,最后验证了优化后的车体结构能够满足强度要求。     

高速列车车体传热系数模拟计算

以往的铁道客车车体传热系数的计算都只是对车体结构的导热热阻进行分析和计算,在涉及对流换热和辐射换热时只能采用经验数据.文章采用CFD方法模拟高速列车车体传热系数的试验工况,以再现高速列车车体传热系数试验时的导热、对流换热和辐射换热过程,因而模拟计算结果比较准确.     

高速列车车体结构热力耦合静强度及刚度优化分析

高速列车轻量化在降低能耗的同时,也对其服役环境提出了更高的要求。特别是在发生火灾时,轻量化的承载结构在热力耦合作用下可能受到破坏,从而造成损失。本文以有限元理论、非线性理论和结构准静态理论为基础,建立了高速列车车体结构热耦合静强度刚度仿真分析方法,并基于ABAQUS软件提出了仿真分析技术路线。通过对某高速列车车体结构热力耦合静强度刚度仿真分析及优化,验证了该方法的实用性和有效性。     

高速磁浮列车车体承载结构优化设计研究

高度轻量化设计是具有三明治复合板结构特征的高速磁浮列车技术关键之一。本文首先通过对多种三明治复合板建模方法的分析比较,探讨了适合于三明治板大型结构有限元分析的既有工程精度又较为经济的建模方法;然后,运用优化技术对三明治复合板高速磁浮车体承载结构,建立了以车体结构轻量化为目标函数,以板厚为设计变量,以应力、挠度和一阶弯曲自振频率为约束条件的优化设计模型,并进行结构优化分析研究,获得了高速磁浮车体承载结构的轻量化优化设计方案。     

高速列车比例车体谐响应分析及测点布置优化研究

针对18比例车体振动测试试验中的测点布置问题,建立比例车体有限元模型,在其底部二系弹簧对应点施加简谐荷载以模拟激振力,采用模态叠加法进行谐响应分析,得出关键点在激振力作用下的位移变形情况。对比分析结果,得出危险变形位置,并以此进行测点布置优化。研究结果表明,比例车体2/7、3/7截面上的测点对车体垂向激励有很好的响应信号,适合布置测点,为比例车体模态测试分析提供一定的理论参考。     

高速列车车体模态特性与结构尺寸敏度关系研究

针对高速列车运行过程中,由于车体自由模态不匹配导致的整车振动特性恶化问题,提出一种尺寸敏度分析方法改善车辆动态特性。具体内容包括:通过HyperMesh建立车体有限元模型,应用ANSYS计算车体自由模态频率并提取振型,研究单一部件尺寸敏度对车体主振型模态频率的影响。结果表明:对车体模态频率影响最小的是端部,对车体主振型菱形影响最大的是顶棚,达0.55 Hz;对垂弯影响最大的是底架,达1.14 Hz,对扭转影响较大的是顶棚和侧墙,达0.82Hz,为车体结构的优化设计提供参考。     

高速列车摆式车体的发展趋势

介绍了摆式车体列车的使用价值，发展过程及各国摆式车体列车的发展动向。叙述了自然摆和强制摆摆式车体的特点，并对比了日本与西欧摆式车体列车的异同。指出应根据线路条件，特别是缓和曲线的长度，外轨超高和Ｓ曲线的状况及实际线路的变形来选择摆式车体列车的类型。     

高速列车钢质拖车车体轻量化设计研究

介绍了高速车体轻量化设计的原则和具体实施方法，并通过计算分析，验证了这些方法的合理性。     

铝合金挤压型材车体断面型腔快速设计方法

提出了一种铝合金挤压型材车体断面型腔快速设计方法。根据车体断面的理论设计方法,求出车体、转向架、轮缘、踏面,受电弓和受流器等的横向和竖向的偏移量,并通过线性叠加的方法得到车体最大外轮廓的可设计区域;通过计算投影和曲线拟合的方法得到车体型腔的内轮廓;对型腔进行截取、分段,并对型腔内筋板的布置进行设计;利用TCL/TK语言对有限元前处理软件Hypermesh进行二次开发,建立车体结构断面型腔快速设计程序,并以车体一阶垂弯频率为评价指标对设计的车体截面进行评价。证明了该方法的有效性和工程化运用可行性。     

高速列车车体传热系数数值计算分析

车体隔热性能是高速列车车体重要性能之一。利用CFD(计算流体动力学)数值模拟方法,分别采用二维截面法和三维部件法对某高速列车车体围护结构传热进行模拟,得到二维典型截面和三维典型部件的传热系数,经加权平均获得整车的车体传热系数。两种计算方法得到的车体传热系数相对误差仅为2.5%,在目前无法实现整车车体k值模拟计算的情况下,二维截面法和三维部件法都可以满足工程计算要求。与二维截面法相比,三维部件法建模速度快,更贴近实际车型,能更好地反映车体围护结构的薄弱环节。     

雷击接触网高速列车车体过电压分析

我国高速铁路大都架设在空旷的野外和高架桥上,没有避雷线的防护,并且高速铁路线路分布地域广,接触网遭受雷击的概率较大。接触网段遭受雷击时将会引起列车车体过电压,危害车内信号监测与控制设备的安全。基于某型动车组的车体接地方式,阐述了雷击接触网时车体过电压产生的机理及入侵途径:一是雷电流通过避雷器注入车体时引起车体电势瞬时抬升,二是接触网中的雷电流在车体-钢轨回路中产生感应电势。通过理论分析和软件仿真,得出在典型雷电波击中接触网时,车体瞬时电势幅值,并提出了降低车体过电压的措施。     

考虑整车动力学特性的高速列车车体结构疲劳仿真

高速列车车体的结构疲劳问题,关键还是轻量化设计导致的强度、刚度和寿命变化后产生的问题.论文提出一种新混合模拟技术,主要是结合多学科优化系统理论,采用并行优化算法,进行结构疲劳可靠性设计.核心是利用多体动力学和有限元法混合模拟技术在进行结构疲劳设计时考虑整车动力学特性,分析线路典型工况下结构振动特性和结构疲劳损伤之间的作用机理,考虑典型载荷工况和其他不确定因素影响.并且采用随机统计概率方法和多目标优化手段进行结构疲劳设计.以某型高速车体结构作为算例,并通过试验验证.仿真计算结果表明,这种方法可以从整车动态特性的角度系统研究车辆振动特性和结构疲劳性能之间的相互作用机理,还可以及时有效地解决工程结构疲劳设计优化的问题.     

高速列车头车外形结构优化风洞试验研究

我国最新一代高速列车为CRH380A,最高运营时速为350 km/h。现以500 km/h的高速列车为研究背景,对CRH380A高速列车头车外形结构进行优化,在中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所的8 m×6 m风洞中对四种不同优化方案的高速列车头车的气动特性及其对有限编组列车气动性能的影响进行试验研究。试验结果表明:当侧偏角为0°时,在35～70 m/s的试验风速范围内,风速的变化对头型NEW-A的气动特性的影响很小;当侧偏角不变时,模型NEW-A的头车、中间车和尾车气动阻力最小,4种头型当中NEW-A头型的空气动力性能最好。     

机车车体断面结构的优化设计

机车车体的刚度特性直接影响机车车体的可靠性、安全性及密封性能。但目前机车车体结构分析偏重于强度指标,主要以结构强度作为关键指标进行产品定型。文章根据结构设计的刚度准则,并参考目前几种车型的断面结构,对机车车体断面进行了优化分析,为车体断面型式的合理设计提供了参考。