抛雪风机的气固两相流场数值分析与结构优化

为探究抛雪风机在抛雪作业过程中内部流场的流动特性,揭示流场作用下雪的速度和浓度分布情况,优化风机结构,改善风机的抛雪性能,以自主研制的公铁两用除雪车为基础,利用CFD方法,建立了风机内部流场的气固两相流数值模型,对风机抛雪过程进行仿真研究。同时,对风机机壳形状、风扇叶片数以及叶片安装倾角等机构参数对气固两相流场和抛雪的影响进行了模拟分析与对比研究。结果表明:适当的机壳形状有利于改善流场的流动状况,提高抛雪能力;当风扇叶片安装倾角为0°、叶片数目为4时,风机内部流场流动情况更有利于积雪的抛送和减少能量的损耗。     

架车机传动系统效率及其关键参数分析

对架车机传动系统能耗节点进行了分析,建立了传动系统效率数学模型。结合GB/T 5796.3—2005,给出了传动系统螺旋副效率与公称直径、螺距的关系曲线以及托架效率的计算方法。以2种不同结构形式的架车机为例,着重对螺旋副效率和托架效率对传动系统效率以及功率的影响规律进行了分析。     

铁路路堑挡雪墙设计参数优化数值模拟

风吹雪往往在铁路路堑地段形成较厚的积雪,掩埋线路,影响行车速度,危及行车安全,研究其具有重要的现实意义。基于FLUENT软件,模拟研究不同挡雪墙高度、不同风速下,挡雪墙背风侧风雪两相流的运动特性及挡雪墙参数优化设计。研究表明,风雪流初始速度一定时,挡雪墙背风侧积雪宽度随挡雪墙高度增大而变大,沉积在床面上的雪粒更多,阻雪效果越好;挡雪墙高度一定时,背风侧积雪宽度随风雪流速度的增加逐渐增大,挡雪墙距线路的距离也应越大。在综合考虑工程造价和挡雪效果的基础上,挡雪墙设计时,高度宜在2.5~3.5m,高度越高,风速越大,挡雪墙距线路的距离应越大,一般在20~35m即可。     

地铁列车运行诱发地面振动的三维数值分析

以南昌地铁一号线旁穿建筑物南昌二中宿舍楼所在土层为研究条件,采用有限元软件ANSYS建立了轨道—轨道板—隧道—大地有限元模型。通过多体动力学软件SIMPACK的Wheel/Rail(轮轨)模块获取轮轨作用力,将轮轨作用力施加到有限元模型上求解并作瞬态分析。从时域、频域和Z振级的角度分析了隧道埋深、行车速度、场地土层特征、上行线和下行线隧道净距等因素对地面敏感点振动的影响规律。分析结果表明:增大隧道埋深、降低列车行驶速度可以有效减缓地面振动;土的弹性模量对地面振动有影响,随着土层弹性模量的增大,地面敏感点的振动响应先增大后减小;增大双线隧道的净间距是控制地面振动的措施之一。     

地铁列车运行诱发地面振动的三维数值分析北大核心

以南昌地铁一号线旁穿建筑物南昌二中宿舍楼所在土层为研究条件,采用有限元软件ANSYS建立了轨道—轨道板—隧道—大地有限元模型。通过多体动力学软件SIMPACK的Wheel/Rail(轮轨)模块获取轮轨作用力,将轮轨作用力施加到有限元模型上求解并作瞬态分析。从时域、频域和Z振级的角度分析了隧道埋深、行车速度、场地土层特征、上行线和下行线隧道净距等因素对地面敏感点振动的影响规律。分析结果表明:增大隧道埋深、降低列车行驶速度可以有效减缓地面振动;土的弹性模量对地面振动有影响,随着土层弹性模量的增大,地面敏感点的振动响应先增大后减小;增大双线隧道的净间距是控制地面振动的措施之一。     

列车引发建筑物振动现场测试及数值分析

通过现场测试和数值分析,对铁路线附近建筑物的振动特性、建筑物振动的传播规律及其影响因素进行了研究.为了简化分析,将列车—轨道—路基—大地—建筑物耦合系统分解为列车—轨道—路基相互作用连续平面三层梁模型和大地—建筑物(剪力墙结构)三维有限元模型两个子系统,前者采用傅里叶变换法求解,后者采用三维有限元模拟.结果表明,列车引发的建筑物振动属于低频振动,建筑物结构对高频振动具有衰减的作用;振动随列车速度的提升而增大,随列车编组的加长而增大,随列车轴重的增加而增大,随建筑物到轨道中心线距离的增大而减小;建筑物的振动水平随楼层的上升呈折线分布;框架结构相对于剪力墙结构能更好地抑制振动的产生.     

高墩大跨曲线刚构桥箱梁剪力滞效应研究

以一座位于半径R=600 cm曲线上的高墩(墩高73 m)大跨连续刚构桥——芦家沟大桥为工程背景,应用ANSYS软件建立实桥三维板壳有限元模型,对其进行空间有限元分析,并用参数变换法对影响曲线箱梁剪力滞效应的主要因素进行分析。通过对不同参数曲线箱梁桥剪力滞效应的计算分析,总结出了连续曲线刚构桥曲线箱梁剪力滞效应随各种影响因素变化的规律。     

曲线区段磨耗后轮轨型面匹配分析

车轮与钢轨在运用中相互作用引起磨耗,在曲线区段轮轨磨耗尤为严重。本文以大量现场检修数据为基础,经过统计整理,得出机车轮缘及曲线区段钢轨型面磨耗演变规律。基于现场实测轮轨型面数据,建立了有限元模型,对曲线区段磨耗后车轮及钢轨进行弹塑性接触计算,有限元计算结果与现场检修数据相互验证。经过分析可得:机车车轮磨耗按轮缘磨耗速率不同可分为5个阶段,其中第3个阶段磨耗速率最低;圆曲线区段钢轨磨耗稳定期型面与磨耗后车轮型面接触性能最好,根据接触斑的变化可以得出曲线区段钢轨磨耗后型面演变规律。     

高速铁路桩网结构加筋垫层变形影响因素研究

通过理论分析和有限元计算,对各种条件下桩网结构加筋垫层受力和变形进行系统分析,获得桩网结构体系中加筋垫层的受力变形特点和应力分布传递规律。加筋垫层对桩网结构桩、土应力分配影响明显,进而对桩网结构的整体受力和变形产生影响。研究了影响加筋垫层变形的主要因素,计算不同条件下垫层变形的规律,并结合桩头结构形式,分析垫层变形的特点。结合不同桩体结构与加筋垫层的相互作用机理,分析不同垫层结构及加筋体特性对加筋垫层荷载传递的影响规律。结合室内缩比例模型试验,验证了计算结果的可靠性和准确性。     

钢—混凝土组合桁架节点非线性分析

运用大型有限元程序MIDAS-FEA,对西平铁路中1-80 m钢—混凝土组合桁架结构的节点模型进行了非线性分析,绘出了各部位应力等值线、荷载—应力曲线、应力—应变曲线,分析结果对确定钢—混凝土节点的构造及结构设计有一定指导意义。     

GCX-1000型轨道除雪车液压回路改进后的下压力稳定性分析

针对GCX-1000型轨道除雪车下压控制液压回路存在下压力稳定性差、作用点不合适导致结构变形、作业过程中其他油缸无法动作等问题,对液压回路进行改进,并介绍工作原理。为确定蓄能器对回路下压力稳定性的影响并确定其参数,采用Simcenter Amesim软件建立液压仿真模型,对下压油缸的运动频率、蓄能器的充气压强以及蓄能器容积不同时系统的动态特性进行仿真分析。仿真结果表明,这种建模方式具有较高的精度,为除雪小车下压力稳定性的分析提供了理论依据。     

盾构下穿引起的既有线路轨道变形与列车运营作用研究

地铁盾构下穿既有高铁线路施工时会对既有地基产生扰动,引起地层不同程度的沉降、路基下沉、轨道结构变形等病害,不仅对隧道和周边环境的安全产生不利影响,严重的会造成既有铁路破坏,影响线路的正常运营,给乘客带来安全隐患。利用有限元软件ABAQUS建立了轨道-路基-下穿隧道有限元模型分析了盾构施工对既有线路轨道结构的影响,并结合高速铁路结构间的相互作用关系,基于车辆-轨道耦合动力学理论对盾构下穿引起的线路变形、轨道结构层间离缝与列车运行相互作用进行了分析。     

连续梁桥上纵连板开裂对无砟道岔受力影响分析

考虑纵连板式无砟道岔的结构特点,基于无缝道岔、无砟轨道和桥梁间的相互作用关系,建立了道岔—轨道板—底座板—桥梁—墩台一体化有限元计算模型。以某高架桥上左咽喉为例,分析了混凝土结构开裂对连续梁桥上纵连板式无缝道岔群受力与变形的影响。结果表明,混凝土开裂及整个轨道构件的大部分结构的受力降低,而且,裂缝会造成结构耐久性差,所以,应控制裂缝,以保证耐久性和合理受力。同时,在设计时,应根据实际配筋率来计算弹性模量折减系数,使设计更合理。     

强风作用下超高层建筑施工安全有限元分析

以银川某伸臂桁架连接钢框架-钢筋混凝土核心筒结构建筑工程为例，采用有限元分析软件模拟建筑施工过程，考虑强风荷载作用对施工过程中结构的影响，通过有限元分析，得到最大位移与规范要求的位移限值对比结果、模型层间位移曲线对比以及模型层间位移角曲线对比，研究建筑安全性能。结果表明，风荷载作用不同模型所得层间位移及层间位移角均满足规范要求，说明结构安全性能满足要求，对比结果表明伸臂桁架提高了超高层建筑结构的抗侧移刚度。     

中国铁道科学研究院2010年科技成果简介(续四)

37动车组融冰除雪车为解决冬季寒冷天气条件下动车结冰积雪造成动车日常运营和检修维护困难的问题,以保障动车在冰雪天气环境下正常运行,根据动车融冰除雪的特点,提出采用热水除冰的解决方案,并通过试验研究了水温、水压及水量对融冰效能的影响,解决了快速加热、射流水量水压控制及关键部件的优化匹配问题,通过系统集成,研制出TKH—RB系列融冰除雪车样机。     

连续梁桥上无缝线路附加力研究

以往对钢轨、轨枕及梁跨结构三者之间产生相对位移的计算模型,没有考虑轨枕位移的影响。在吸收国内外研究成果的基础上,建立了考虑钢轨、轨枕、梁体相互作用的连续梁桥上无缝线路梁、轨相互作用力学模型,并用该模型分析连续梁桥上无缝线路附加力分布规律,对两种力学模型计算结果进行对比。结果表明,挠曲附加力及断轨力受扣件阻力影响很大,降低幅度最多,伸缩附加力受扣件阻力影响小些,降低幅度次之;制动附加与扣件阻力关系不大,钢轨断缝值受扣件阻力影响很大,降低扣件阻力将导致断缝增大。     

考虑车体柔性的钢轨打磨车曲线通过性能研究

钢轨打磨车执行曲线打磨作业时,运行速度一般低于曲线设计速度,以过超高状态通过曲线。考虑钢轨打磨车车体柔性,使用有限元分析软件ANSYS和多体动力学仿真软件Simpack建立车辆刚柔耦合动力学模型,考虑砂轮和钢轨接触关系,研究车体弹性变形对车辆动力学性能的影响,对比分析处于打磨工况和自走行工况下曲线半径和超高对车辆动态曲线通过时的动力学响应。结果表明,车体弹性变形主要影响车轮的脱轨系数和轮重减载率,对轮轴横向力和倾覆系数影响较小,将车体考虑成柔性体后钢轨打磨车的曲线通过性能有所提高;在一定范围内,增大曲线半径,减小超高有助于提高打磨车的曲线通过性能;打磨作业会恶化打磨车的曲线通过能力,脱轨的风险有所增大。     

单叶片螺旋钢桩竖向承载特性数值分析

为分析单叶片螺旋钢桩在砂土地层竖向抗压承载特征,结合单叶片螺旋钢桩现场静载试验进行有限元软件模拟。将数值计算结果与现场实测数据进行对比分析,验证其数值计算结果的可靠性,其次采用该有限元软件分别模拟不同相对密实度砂土中几何参数不同的单叶片螺旋钢桩静载试验而得到不同荷载-位移曲线,同时将螺旋叶片直径的5%位移值对应荷载作为桩极限承载力。考虑砂土相对密实度,钢桩埋深,螺旋叶片直径,中心钢轴4个参数变化对单叶片螺旋钢桩极限承载力影响。结果表明:单叶片螺旋钢桩桩周土层的相对密实度和桩埋深是影响承载力的主要参数,螺旋钢桩叶片直径影响次之,钢轴直径的影响最小;同时,单叶片螺旋钢桩极限承载力增量百分比在松砂中最大,中密砂次之,密砂最小。     

列车空簧区域防积雪结冰研究

从仿真分析、风洞试验和线路测试3方面入手,综合分析转向架加装前端导流装置和空簧局部导流防护装置对列车空簧部位积雪结冰的影响。研究发现,采用全局导流和局部导流防护组合优化方案后,转向架前端来流出现明显下压现象,转向架区域上部的气流流速减小,下部气流流速增加,一方面减少了夹杂着雪花的气流对转向架区域的直接冲击,另一方面使得下部与转向架结构无接触的气体迅速通过转向架,从而在整体上减少了转向架各关键部件的积雪;在空簧处气流漩涡明显减少,使得雪粒子不容易被带入空簧附近区域,转向架空簧区域积雪量减少近80%,只在连接部位的缝隙处有少部分积雪,对列车的平稳性和舒适性影响甚微,提升了列车在高寒多雪地区的适应性。     

基于S-N曲线的螺旋输送机主轴疲劳分析

针对后部驱动结构形式的盾构螺旋输送机,采用先进的有限元分析再基于S-N曲线的方法,对其主轴进行疲劳寿命分析,并将此分析结果作为对主轴进行优化设计的依据,确保螺旋输送机在整个施工过程中能够正常高效工作。