铁路除沙车推沙阻力及推沙曲面优化研究

为了减小铁路除沙车推沙装置在推沙过程中的工作阻力和提高推沙效率,基于仿生学原理,选取了3种动物(棕熊、田鼠、家鼠)作为仿生对象。把仿生对象的爪趾内轮廓线作为推沙板触沙曲面的准线原型,通过进一步分析拟合后的仿生准线二阶导数和曲率,根据这些数据,建立了仿生推沙板在内的6种不同的推沙板。通过离散元仿真模拟,对比了6种推沙板在推沙过程中受到的阻力情况。研究表明,在相同条件下,推沙板受到的水平阻力与受到的总阻力很接近,因此水平阻力是影响推沙板工作效率的主要因素;仿生推沙板所受阻力相对于平面板和圆弧板都低,其中田鼠型仿生推沙板所受阻力最低。不同准线形式的仿生推沙板研究对减少推沙阻力有着重要指导意义。     

球型支座结构及性能研究

采用与支座实际工作状态相符的非线性接触有限元分析方法,对常规球型支座进行研究,得到支座各部件变形及应力分布规律。研究了四氟板面积变化对支座各部件受载情况影响,结果显示,在一定范围内,当四氟板面半径增大,支座各部件最大复合应力减小。分析了墩台混凝土的弹性模量对支座性能影响,随着混凝土弹性模量增大,支座各部件最大复合应力减小。为球型支座、墩台设计提供参考依据。     

基于TMD的钢弹簧浮置板轨道结构改进研究

为提升钢弹簧浮置板轨道低频域制振性能,应用有限元方法建立地铁车辆-钢弹簧浮置板轨道耦合动力学模型,对带凸台的常规钢弹簧浮置板轨道进行结构改进设计。参考某地铁实际线路,基于TMD定点理论以及多自由度系统等价质量识别法,通过对无凸台钢弹簧浮置板轨道进行模态分析和谐响应分析,确定钢弹簧浮置板凸台下减振元件的最优刚度、最优阻尼;然后基于车辆-钢弹簧浮置板轨道耦合动力学模型,研究列车动荷载作用下钢弹簧浮置板轨道改进前后低频域制振效果。结果表明:改进后的钢弹簧浮置板轨道能够有效地抑制轨道板固有频率附近频段的低频振动;合理的TMD参数匹配能够有效地控制列车动荷载下钢弹簧浮置板基频范围内的低频振动及对应频段钢弹簧支反力向周围基础的传递。     

冰碛体三维细观结构随机重构及大型三轴试验离散元模拟研究

基于凸多面体顶点和面之间的拓扑关系,利用python语言编制三维随机块石生成程序,对生成的块石填充土体进而形成冰碛体数值模型。采用块体离散元程序对不同冰碛体试样进行了大型三轴试验模拟,研究了空间分布、围压大小和块石含量对冰碛体力学特性及变形破坏的影响。数值模拟结果表明,在三轴加载下,冰碛体试样发生剪胀现象,破坏后的剪切带表现出一定的绕石现象,形态上呈非对称的X形分布且受块石含量、空间分布、围压大小共同影响。冰碛体强度随着围压的增大而增大,侧面鼓胀随围压增大而减小,当围压大于800 kPa时,冰碛体在破坏后表现出应变硬化;随着含石量由5%增至35%,冰碛体黏聚力提高了68.21 kPa,内摩擦角提高了8.63°,内部块石分布造成的强度差异由0.03%增长到7%。其中含石量15%～30%阶段,抗剪强度参数急剧增大,块石对土颗粒约束增强,冰碛体由“块石悬浮”转变为“土石密实”,其余阶段黏聚力和内摩擦角缓慢增大。