摆式客车倾摆机构研究及自导转向架动力学分析

首先详细研究了摆式客车倾摆机构的运动学关系和动力学关系,提出了车体的倾摆运动规律,通过理论计算给出了倾摆作为器的参数。然后建立了摆式客车自导向转向架的非线性数学模型,并对摆式客车的曲线通过性能进行了计算。     

摆式客车倾摆机构研究 及自导向转向架动力学分析

首先详细研究了摆式客车倾摆机构的运动学关系和动力学关系,提出了车体的倾摆运动规律,通过理 论计算给出了倾摆作动器的参数。然后建立了摆式客车自导向转向架的非线性数学模型,并对摆式客车的曲线 通过性能进行了计算。      

摄像机与车体之间的坐标变化关系的研究

建立了摄像机坐标系,轮式移动机器人车体坐标系以及目标物体(世界坐标系)之间的位姿关系模型,着重论述了摄像机与轮式移动机器人车体之间的坐标变化关系,并求出了其变换矩阵Mct．通过此变换矩阵Mct能进一步求取目标物体在车体坐标系下的深度值及车体的运动参数,从而为车体提供导航与定位的依据．     

底架承载机车车体结构优化设计

在提出以结构体积最小为目标，梁截面和梁位置坐标为设计变量，求全局最优解思想的基础上，利用遗传算法建立了机车车体结构优化模型．通过对各个计算环节的研究，确立了可行的计算方法，编制计算程序，并以算例证明该方法的有效性．     

摆式车辆倾摆机构优化

介绍了摆式车辆倾摆机构的形式、建立了倾摆的运动学和动力学分析模型,根据倾摆机构对车体倾摆功能及安全性、倾摆作动器的选择、空间布置等的影响,确定了参数优化的条件的目标。对倾摆机构的特性参数进行了优化计算,得出了优化的倾摆机构参数,并结合实际提出了倾摆机构参数的选择值数表。     

100t重载货车车体结构造型及参数研究

本文论述了在我国发展重载货车的必要性，提出开发重载货车应以充分作用线路及桥梁的承载能力、提高线路每延米载重为设计基本原则。在此基础上，提出了三种浴盆式重载货车车体的结构方案，经过理论分析、比较和有限元计算后，认为开发我国重载专用运煤敞车车车体应以低自重系数、低重心、大容量的溶盆式车体为主要车型。     

铰接式高速客车车体有限元分析及应用

建立了铰接式高速客车车体结构有限元计算模型，对该车体进行了静态强度、刚度和固有频率及振型计算，并对车体的结构形式及合理性进行了分析，为改进设计提供了有价值的理论依据。     

普通机车与高速机车车体轻型化的比较分析

本文以韶山７型电力机车为参照，在对韶山７型电力机车及高速动力车车体进行静力计算的基础上，以质量为目标函数，通过对车体模型的灵敏度分析，总结了车体轻型化设计中应当遵循的一些基本原则，得出了几点有益的结论。     

提高高速铁路客车铝合金车体结构刚度的途径

介绍了高速铁路客车铝合金车体的特点，以及提高其结构刚度的途径，对我国高速铁路客车设计有一定参考价值。     

高速动力车车体结构参数的优化

本文在高速动力车车体轻型化结构设计及初步计算分析的基础上，以质量为目标函数，分别以等数应力和自振频率为约束条件对车体结构进行了优化设计，本文的工作有明，保证车体强度和刚度的前提下，通过优化设计可使结构的力流传递更加合理，应力分布更加均匀，同时实现了高速动力车车体的进一步减重。     

机车车辆车体结构动应力计算方法

为了提高机车车辆的疲劳寿命,优化其结构设计,提出了基于多系统仿真模型和有限元方法的动应力混合计算方法,计算了机车车辆车体结构的动应力。建立以车体为核心的机车多体系统仿真模型,并进行动力学分析,获得关键位置的载荷时间历程。通过有限元准静态应力法,计算了车体结构的准静态应力影响因子。通过载荷时间历程和对应单位载荷作用下的应力影响因子的相互相乘叠加求和计算,获得车体结构在随机动载作用下的应力历程,对实际线路车体结构动应力测试结果和刚性车体与柔性车体的仿真结果进行了对比。对比结果表明:其误差分别是2.462%和7.258%,说明此计算方法计算精度高。     

车辆主动悬挂最优预见控制模型

以复杂多自由度的车辆系统设计模型代替传统的简化模型,建立了主动悬挂控制车辆系统模型,设计了最优预见控制器,研究了车体的浮沉、点头、侧滚3种运动状态在加控制和未加控制时的路面激扰响应。仿真计算结果表明在最优控制下车体的浮沉响应降低了27％,点头响应降低了30％,侧滚响应降低了30％;在预见控制二次加权矩阵的作用下,车体的浮沉响应降低了54％,点头响应降低了50％,侧滚响应降低了45％;根据预见控制的提前预见可适时响应的特点,系统可按设定目标预见步数提前作出响应,由此验证了最优预见控制在复杂多自由度的车辆主动悬挂设计模型中应用的可行性和有效性。     

基于列车振动的高速铁路桥墩沉降控制阈值

为保障高速铁路桥墩沉降区域的列车运行安全平稳性,提出了一种基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论的高速铁路桥墩沉降控制阈值研究方法;探讨了既有标准中的桥墩沉降限值,并确定了影响桥墩沉降控制阈值的关键因素;基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,考虑轨道随机不平顺、轮轨非线性接触关系等非线性因素,建立了考虑桥墩沉降和多影响因素的高速列车-轨道-桥梁耦合动力学模型;在此基础上,研究了多因素条件下桥墩沉降对列车-轨道-桥梁系统的影响,并从保证列车安全平稳运营的角度提出了适用于中国高速铁路桥墩沉降的控制阈值。研究结果表明:研究高速铁路桥墩沉降控制阈值时不能忽略轨道随机不平顺、温度作用、混凝土收缩徐变等因素的影响;随着桥梁跨度的增大,混凝土收缩徐变和温度作用导致车体垂向加速度和轮重减载率增大,桥墩沉降则导致上述指标减小;考虑多因素后,车体垂向加速度和轮重减载率与不考虑这些影响因素相比明显增大;随着桥墩沉降的增大,列车通过不同不平顺样本时车体垂向加速度和轮重减载率均超标;为保证列车运行安全性与乘坐舒适性,高速铁路桥墩沉降控制阈值建议为10 mm;在本文得到的控制阈值基础上进一步考虑施工误差等其他因素即可得到准确的标准限值,研究结果可为桥墩沉降限值的最终确定提供研究方法和数据支撑。      

基于TBS模型的高速车体变型设计系统

提出了基于车体参数化模型的变型设计理念,基于此研究开发了高速车体变型设计系统,对实现系统的三大关键技术进行了详细的阐述,并以X型号高速车体的为例,对该系统进行测试,其运行结果表明,该系统能够在保证设计质量的前提下,快速建立高速车体结构模型,实现了设计高效智能化,缩短了设计开发周期.     

X射线衍射法测试高速列车车体铝合金残余应力

为了准确、无损、快速地检测高速列车铝合金的表面残余应力,采用等强杆拉伸试验方法,用X射线衍射法对测试结果进行标定,并用X射线衍射法、盲孔法以及有限元法对测得的车体铝合金焊接接头残余应力进行了对比.结果表明:等强杆拉伸试验标定过程中,在10～70 MPa范围内,随着拉伸载荷的增加,X射线法测得的应力与载荷应力具有一致性,可采用X射线衍射法对车体关键部位应力状态进行测试分析,X射线衍射法残余应力的数值略大于理论计算值和电测法计算值;车顶铝合金焊接接头最大残余应力可达146.3 MPa;X射线衍射法与等强杆标定方法、盲孔法、有限元计算模拟方法的残余应力结果保持了较好的一致性.     

基于子模型方法的地铁车体疲劳寿命评估

车体是地铁车辆的重要承载部件,针对全尺寸车体疲劳试验综合难度高的问题,基于端部底架子模型包含了牵枕缓等在车体中受力最严苛结构的特点,提出采用端部底架子模型代替全尺寸车体进行疲劳试验的方法;建立了端部底架子模型和全尺寸车体的有限元模型,并参照EN 12663标准所确定的疲劳载荷,通过设置合理的边界条件使得端部底架子模型与全尺寸车体关键位置应力分布一致;将试验测得端部底架关键位置的应力与仿真结果进行对比,验证了有限元模型的准确性,进而采用名义应力法和Eurocode 9标准规定的疲劳寿命-应力（S-N）曲线对车体和底架焊缝部位进行了疲劳损伤计算. 结果表明:端部底架3个最大损伤位置与全尺寸车体一致,并且同一位置处端部底架的损伤值均大于车体损伤值,因此采用子模型法评估全尺寸车体的疲劳寿命易于获得相对保守的结果,针对地铁车体采用子模型法进行疲劳寿命评估是可行的.      

舱外航天服使用能力被动关节机械臂的检测系统

舱外服是宇航员出舱活动（EVA）的保护装备,宇航员穿着后活动能力必然受一定限制,对其检测是评价宇航服的一个重要指标,也是太空作业中被操作件的设计依据．本文作者研制了一种能够检测舱外服使用能力的被动关节机械臂;设计了检测机械臂的结构、电控检测方案;建立了检测机械臂系统的数学模型;分析了该检测系统的标定方法和检测误差．按照检测方便性设计了软件界面,检测数据经处理后采用OpenGL在界面显示．实验表明,该系统的各项精度指标都能满足舱外服的检测要求．     

焊接残余应力对动车组铝合金车体疲劳强度的影响

采用热-弹塑性法和固有应变法计算了动车组铝合金车体对接接头的残余应力, 并进行了对比, 以验证采用固有应变法计算残余应力的合理性; 建立了车体的板壳有限元模型, 参照标准《铁路应用—铁路车辆车体的结构要求》 (EN 12663), 确定车体服役状态的疲劳载荷工况, 采用惯性释放法计算了车体有无残余应力的疲劳强度; 根据最大主应力原则, 将车体多轴应力转化为单轴应力, 得到焊缝和母材关注点的平均应力和应力幅值; 结合铝合金车体材料性能参数绘制了Goodman疲劳曲线, 计算了每个关注点的可靠性安全系数, 分析了残余应力对车体疲劳强度的影响。分析结果表明: 焊接残余应力对母材关注点影响不大, 其可靠性安全系数降幅小于5%;焊缝关注点的平均应力增加量可达25 MPa, 其可靠性安全系数降幅超过50%, 最大为54%, 使得车体容易疲劳失效; 残余应力对焊缝关注点最大主应力的方向有明显的改变。      

高速客车悬挂系统静挠度分配对运行平稳性的影响

为提高高速客车乘坐的舒适性,以悬挂系统静挠度为研究对象,讨论了二系和一系悬挂静挠度比与总静挠度的关系.根据振动理论及多体系统动力学原理,研究了不同静挠度比下二自由度车轮荷重系统受迫振动的特点,建立了高速客车分析模型,分析了不同速度下一系和二系静挠度分配对高速车辆运行平稳性的影响.研究结果表明:对于车轮荷重系统,在低于4 Hz的频段中,车体加速度随挠度比的增大而减小,在高于4 Hz的频段,挠度比为1.0和2.0时,车体加速度较小;随着静挠度比增大,构架振动加剧,车体横向平稳性略有降低,频率在2～10 Hz之间车体垂向振动明显变大,静挠度比为0.5和8.0时的垂向平稳性指标比静挠度比为2.0时的计算结果分别高出1.5%和6.0%.      

高速铁路缓和曲线行车动力性能对比分析

针对三次抛物线、半波正弦和一波正弦3种线型的铁路缓和曲线,以不同的列车运行速度变化规律建立了3种不同的分析工况,理论计算了车体横向加速度时变率。利用铁道车辆系统动力学数值仿真软件,建立了具有93个自由度的单节高速车模型,同时考虑轨道不平顺的影响,仿真计算了车体横向加速度时变率,对比分析了3种不同工况下缓和曲线上车体横向加速度时变率的变化情况。结果表明,在未考虑轨道不平顺时,列车以变化的速度运行,半波正弦更具优势,在车站两端加减速地段可以考虑采用半波正弦型缓和曲线,以提高旅客乘坐舒适度：轨道不平顺对高速行车的安全性和平稳性影响很大,应严格控制轨道平顺性。