铁道车辆用铝合金的动态强度特性

随着车辆速度的提升,为测定车身材料的强度特性而进行的拉仲及压缩试验的测试难度也随之增大。对测试数据的重现也存在问题。针对这些问题,在本研究中选用3种铁道车辆用铝合金5083～O,6N01-T5,7N01-T5的母材及焊接部分作为对象,对其耐力、拉伸强度的应变速度依存性等动态材料特性进行分析,见图1所示。     

列车振动荷载作用下有砟道床力学性能研究

研究目的:为探究有砟道床性能随列车荷载作用下的变化特征,进行现场原位试验并通过离散元分析软件PFC3D建立有砟道床模型,研究道砟竖向速度及沉降、轨枕与道砟振动加速度、道床阻力及枕下支承刚度的变化。研究结论:(1)记录了距轨枕底面0. 1 m、0. 2 m、0. 3 m处道砟竖向速度(0. 033 m/s、0. 029 m/s、0. 015 m/s)、沉降位移(3. 1 mm、2. 3 mm、1. 5 mm)、振动加速度(43. 39 m/s~2、29. 27 m/s~2、17. 23 m/s~2、9. 78 m/s~2),可知峰值速度、沉降位移及振动加速度随着深度增加而减小;(2)记录了循环加载100次、200次、300次、400次时道床横向阻力(16. 87 k N、17. 23 k N、17. 56 k N、17. 66 k N)、道床纵向阻力(24. 55 k N、25. 23 k N、25. 89 k N、25. 99 k N)和枕下支承刚度,可知道床横纵向阻力、枕下支承刚度随着荷载次数增加而增大;(3)本研究成果对指导有砟道床设计、施工、养护维修及研究有砟道床力学性能具有参考价值。     

焊缝余高对A7N01P—T4铝合金焊接接头疲劳性能的影响

分别对4mm厚A7N01P—T4铝合金板材平滑对接焊缝试件和带余高对接焊缝试件进行了疲劳试验和分析。结果表明在10^7循环次数下。平滑对接焊缝的疲劳强度为120MPa,带余高对接焊缝的疲劳强度为90MPa。由焊缝余高造成的截面突变会引起应力集中,会削弱焊缝的疲劳强度。     

时速160km及以上接触轨工程关键方案研究

随着我国城轨建设规模逐渐增大，城市轨道交通线路设计速度达到160 km/h及以上是必然发展趋势，既有接触轨系统的使用速度限制在120 km/h以下，因此需要对速度160 km/h及以上接触轨系统进行研究，以满足长大区间城轨列车高速运行的需求。研究表明：优化集电靴结构参数，将集电靴等效刚度阻尼从1 000 N·s/m增至2 000 N·s/m，集电靴滑板质量从2.4 kg减至1 kg，可显著提升靴轨受流质量；采用优化后集电靴参数进行仿真分析，接触轨的跨距可以采用5 m；减小支撑结构刚度有利于提高靴轨动态性能，支撑结构的刚度建议为5k N/m；端部弯头采用1∶60的坡度，靴轨动态性能更好。     

光纤光栅感温火灾探测系统在隧道风作用下的温度响应

试验研究了地铁区间隧道所用独立光纤光栅火灾报警系统在风速分别为0、3m/s、6m/s等3种工况下的温度响应和温度梯度响应。试验证实,在有风条件下,隧道顶部温度分布明显偏离对称型且温升速度缓慢,在规定的60s内很难达到定温报警阈值;改用温升梯度作为有风工况下的火灾识别参数可同时优化火灾响应速度和火灾虚警抑制。在试验条件下,温升梯度在火灾发生后30s内即可达到火灾差温报警阈值12℃/min,启动差温火灾报警。     

高速动车组铝合金横梁疲劳裂纹扩展研究

以高速动车组列车常用的A7N01-T5铝合金横梁为研究对象,采用试验和扩展有限元仿真结合的方法研究了横梁在螺栓垂向疲劳载荷作用下的疲劳裂纹扩展寿命和裂纹扩展路径。     

高铁转向架钢焊接接头组织和耐腐蚀行为研究

针对日系SMA490BW、欧系S355J2W+N和国产G390NH这3种转向架材料的焊接接头进行了显微组织分析，并采用周浸试验和应力腐蚀试验方法研究了耐候钢的耐腐蚀性能。结果表明：3种材料的母材均为铁素体和珠光体组织，其中珠光体在SMA490BW和S355J2W+N中主要呈现带状分布，在G390NH中主要呈弥散状态分布。3种材料的焊缝区组织差异不大，均呈现多种组织形态。SMA490BW、S355J2W+N和G390NH经周期浸润150h腐蚀试验后，国产G390NH在母材和焊缝区域的腐蚀速率最低，热影响区的腐蚀速率最高。SMA490BW、S355J2W+N和G390NH这3种耐候钢在NaHSO3环境中，腐蚀初期遵循“SO₄^2-循环再生机制”，腐蚀速率较大；随着试验周期进行，耐候钢中含有的Cr、Ni、Cu元素会促进基体表面致密氧化膜的形成，阻挡SO₄^2-与基体金属的接触，从而有效地抑制腐蚀的进一步发展。四点弯曲和U型弯曲试验后，SMA490BW、S355J2W+N和G390NH焊接接头表面均未出现裂纹，...     

市域列车与隧道耦合气动效应数值模拟分析

为研究市域列车通过隧道的气动载荷变化规律，利用三维、瞬态可压缩的标准k-ε湍流模型计算了4节编组市域列车通过3种不同断面隧道时的气动效应，并分析了车体表面、隧道壁面及紧急疏散平台的压力时程变化。结果表明：(1)隧道A情况下的列车表面压力峰值为2 600 Pa,隧道壁面压力峰峰值为4 100 Pa;隧道B情况下的列车表面压力峰峰值为2 000 Pa,隧道壁面压力峰峰值为3 300 Pa;隧道C情况下的列车表面压力峰峰值为3 700 Pa,隧道壁面压力峰峰值为5 500 Pa; 3种不同断面各隧道条件下，紧急疏散平台处压力变化规律与隧道壁面压力变化规律基本一致。由此可见，隧道阻塞比越大，隧道内压力波变化越剧烈。(2)隧道A测点x(线路纵向)方向气流速度变化峰值为17 m/s,隧道B测点x方向气流速度变化峰值为32 m/s,隧道C内疏散平台测点x方向上的气流速度变化幅值最大，约为40 m/s,隧道A、B、C内疏散平台测点在y(线路横向)和z(线路竖向)方向上的速度变化不大。     

风挡缝宽对高速列车气动性能的影响

以3节车厢组成的EMU列车1∶8缩比简化外形为基础,在速度为65m/s条件下,对全封闭原始外风挡,平整外风挡缩比后间距缝隙分别为5、7、9mm,半包外风挡,以及5 mm缝隙前移27 mm工况下的6种外风挡形式对列车各车厢气动性能的影响进行了研究,并对列车各组成部分的气动力特性进行了统计和归类,给出不同外风挡缝宽条件下各部件对列车总气动力的贡献,详细分析风挡内部的压力和速度特性随缝宽的变化规律,为高速列车局部减阻优化设计提供了决策依据。     

试验动车组受电弓弓体及安装强度研究

为了解受电弓在我国高速试验动车组上的性能,对其机械、结构强度进行预判,构建了试验动车组受电弓弓体、底座的有限元分析模型,分析了600 km/h速度工况下,弓体各部件的机械结构强度参数、底座及焊缝关键部位的应力分布,并对弓体结构强度、底座焊缝结构强度、固定螺栓结构强度进行了校核。分析结果表明:试验动车组受电弓的弓体及安装结构强度均在安全系数范围内,能够满足试验列车高速运行的要求。     

地铁列车引起的振动对郑州二七塔的影响

规划建设的郑州地铁3号线1期工程穿过郑州二七塔临近区域,分析地铁列车振动对二七塔的动力影响十分必要.基于《古建筑防工业振动技术规范》,预测分析了15m、20m和25m3种埋深下地铁列车振动对二七塔的影响.结果表明,3种埋深条件下地铁振动引发的二七塔承重结构最大速度响应分别达到0.907 mm/s、0.747 mm/s和0.623 mm/s,超过国家重点保护文物承重结构的容许振动速度.为确保二七塔建筑结构的安全,建议郑州地铁3号线1期工程在建设过程中,在二七塔临近区域采用不低于25 m的埋深并设置钢弹簧浮置板道床来减弱振动的影响.     

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。     

试验用贝氏体钢轨钢连续冷却曲线的测定及组织特征

采用膨胀法,辅以金相法、硬度法测定了2种成分试验贝氏体钢轨钢的连续冷却转变曲线,对不同冷速下获得的金相组织进行观测,同时分析讨论了成分的选择及合金元素的作用。试验表明,1号钢冷却速度在0.3～2℃/s范围内,2号钢冷却速度在0.3～3℃/s范围内,贝氏体钢中得到以贝氏体为主的组织;1号钢、2号钢最佳冷速范围均为0.8～1.5℃/s;当冷速大于4℃/s时,两组钢将得到以板条马氏体为主的组织。     

反射波法检测超长灌注桩的完整性研究

研究目的:软土地区某高速铁路车站旅客地道、站房基础采用反循环法和正循环法施工灌注摩擦桩,桩长60～62 m,桩径1.0 m,C40混凝土灌注,属超长灌注桩;其中有些未设声测管桩的完整性检测采用反射波法,按《铁路工程基桩检测技术规程》TB 10218—2019反射波法规定:桩长一般不大于40 m;当桩长大于40 m时,需要根据现场试验数据确定。因此对其反射波法检测超长灌注桩的完整性进行研究。研究结论:(1)软土地区采用反循环法和正循环法施工的灌注桩,桩端呈扩径状态;(2)首选具有声测管桩进行声波法和反射波法比对试验,均为Ⅰ类合格桩,其反射波桩端曲线呈反向特征,所测速度4 280～4 320 m/s;(3)选未设声测管桩进行反射波检测,其特征同前一致,钻芯取其完整长度大于0.5 m的芯样做反射波速度测定,速度为4 280～4 320 m/s,与前者吻合,且芯样抗压强度均达C45,同时做单桩静载试验,满足设计要求;(4)经比对,反射波法检测软土地区超长灌注桩的完整性可行,以此反射波特征参数可指导后续未设声测管桩进行完整性检测;(5)本研究成果可为铁路、公路等领域软土地区反射波法检测超长灌注桩的完整性研究提供参考。     

德国联邦铁路公司推出“世界最快实验室”试验列车

正德国联邦铁路公司推出了"高级列车实验室",可在现实环境中测试数字技术,使列车更快地投入使用。德国联邦铁路公司称其试验列车将可用于整个铁路行业。试验列车为一列605 ICE-TD型内燃动车组,列车长107 m,由4辆车辆编组而成,最高速度为200 km/h,可进行各种滚动试验,轴重15 t,有足够的内部空间安装设备和试验装置。     

戈壁强风区挡风构筑物限制下列车气动力学特性分析

基于数值模拟分析结论,揭示了在风速为35.1 m/s条件下,2种不同既有挡风构筑物结构形式限制下的列车气动力学特性规律。首先计算得到平坦地表列车所受侧向压力为3 645 N,倾覆力矩为7 900 N.m;路基高度为4.0 m时,侧向压力为7 978 N,倾覆力矩分别为17 820N.m;在平坦地表上设置土堤式挡风墙后,侧向压力与倾覆力矩分别减小45%、36%,设置对拉式挡风墙后,侧向压力与倾覆力矩绝对值分别减小94%和96%;当路基高度为4.0 m时,设置对拉式挡风墙后,压力与倾覆力矩绝对值均减小94%。分析表明,在平坦地表上对拉式挡风墙的防护效果好于土堤式挡风墙,得出各种既有挡风构筑物墙后列车的气动力学特性参数指标,为既有挡风构筑物的优化以及后建工程措施提供参考。     

A6N01S-T5铝合金及其焊接接头晶间腐蚀研究

本文研究了A6N01S-T5铝合金及其焊接接头的晶间腐蚀行为,并利用宏观形貌观察法、化学分析法、失重法、金相检测法和表面CLSM检测法测试其腐蚀速率。结果表明:A6N01S-T5焊接接头的腐蚀速率高于相应母材,接头焊缝区腐蚀最严重;晶间腐蚀与材料本身的晶粒晶界化学成分、结构差异有关,晶界第二相偏析在腐蚀介质中导致电化学电位不同产生晶间腐蚀。     

A6N01S-T5铝合金激光-MIG复合焊接头的性能及疲劳寿命分析

采用激光-MIG(Metal-Inert Gas)复合焊对12 mm厚的A6N01S-T5铝合金进行焊接试验,并对焊接接头进行性能测试,结果表明:焊接接头成型良好,无明显气孔及未熔合等缺陷;焊缝组织为典型的树枝状晶的铸态组织,打底层焊缝宽度约2mm,热影响区宽度约9 mm,均明显比盖面层焊缝(约3 mm)和热影响区的宽度(约12 mm)窄,且接头有明显的软化现象;在等幅、等频率交变应力作用下,载荷应力比越大,焊接接头疲劳寿命也就越短。     

CRH3动车组铝合金车体强度设计技术研究

以CRH3动车组铝合金车体结构为研究对象,对其进行了力学承载特性分析,依据EN 12663标准和 《200km/h及以上速度级铁道车辆强度设计及试验鉴定暂行规定》,对车体强度和刚度进行了有限元计算分析,并结合静强度试验结果对车体承载特性进行了验证,为系统掌握高速动车组铝合金车体设计技术提供了理论依据.     

轨道车辆车轮不圆度检测装置动力学仿真

建立轨道—车辆—车轮不圆度检测装置动力学仿真模型，计算分析车轮不圆度检测装置关键参数对测点振动的影响规律，确定该检测装置最优设计参数。基于轨道车辆动力学与机构学理论，对检测装置机构运动进行分析，运用SIMPACK软件建立含单节列车、钢轨及安装在钢轨上的不圆度检测装置在内的整体仿真模型，并计算测点的振动响应。研究表明：该检测装置机构弹簧刚度最优值为3×10⁵～5×10⁵ N/m，阻尼最优值在8 000 N·s/m附近；为保证检测装置测量精度，车辆运行速度应不大于5 km/h；同轴另一侧车轮对检测装置没有影响，装置对列车运行安全性没有影响。