高速铁路接触网动力学响应实验及仿真

对接触网在受电弓/接触网垂向耦合振动过程中的瞬态位移和应力响应进行研究。对某试验接触网进行了动应力测试实验,并与有限元计算结果进行比较,误差在10%以内。利用有限元软件ANSYS建立Re250 0型简单链型悬挂接触网的二维模型,采用模态叠加法进行瞬态仿真分析,得到接触网的位移及应力时间历程。结果说明随着车速提高,接触网振动加剧,动态位移和应力显著增加,对接触网的疲劳和安全可靠性会造成严重影响。     

隧道开挖过程的数值模拟与分析

结合安徽六潜某高速公路隧道,应用有限元软件ANSYS建立了隧道计算模型,采用弹塑性方法及Mohr-Coulomb屈服准则,对该隧道某断面分步开挖和支护进行模拟,得到了各个开挖阶段的位移、应力图、支护结构内力图以及开挖前和开挖后隧道围岩与支护结构的位移、应力变化规律。     

残积土中地铁隧道的有限元分析

对巴西圣保罗市地铁扩建项目的弹塑性有限元分析进行了讨论。对原状土样做了试验以研究残积土的本构特性,并确定了一个不相关联的弹塑性本构模型,使其反映在地铁隧道开挖典型应力路径下残积土的特性。提出了模拟开挖的应力释放法,根据这一方法可用二维有限元计算在隧道开挖三维过程中土体的响应,从隧道的实测结果与有限元计算的结果对比中可看出两者比较吻合。     

不锈钢双层客车防撞柱弹塑性分析及试验验证

以某型不锈钢双层客车为研究对象，对其司机室端防撞柱结构进行评估和试验验证。根据美国CFR标准49章238部分的评判准则，提出3种防撞柱弹塑性试验方案，并基于动态仿真结果进行比选；对司机室端防撞柱结构设计并进行弹塑性冲击试验，测试冲击速度、反弹速度和防撞柱各垂向高度的位移，并计算吸能量，通过对试验数据的分析并与评判准则进行对比，表明防撞柱设计满足所有设计要求；最后，基于试验数据对防撞柱有限元模型及建模方法进行校验，试验数据和仿真数据的对比分析表明结果具有很好的一致性，为后续进一步的研究工作提供了可信的基础模型。     

高速动车组KK端多道焊焊接残余应力仿真研究

为降低动车组车体加工中的焊接残余应力,开展了动车组KK端多道焊焊接残余应力仿真研究。研究中基于热弹塑性有限元理论,利用实体-壳单元混合模型以有效减小计算规模,通过壳单元实现实体与壳单元连接的方法,建立了高速动车组KK端多道焊焊接残余应力仿真有限元模型。在试验的基础上,利用双椭球模型校核焊接热源,通过提取和简化各道焊平均热循环曲线,实现热源加载,分析了KK端焊接残余应力的分布规律。在此基础上,提出采用2种分段焊的优化方案,最终的计算结果表明,分段焊可有效的减小KK端的焊接残余应力。     

方中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回性能的有限元分析

研究方中空夹层钢管混凝土压弯构件的滞回性能是进行该类结构弹塑性动力反应分析的基础。本文利用有限元软件ABAQUS建模,模型中合理地考虑了往复荷载作用下混凝土的损伤以及刚度和强度退化,同时考虑了钢材的包兴格效应,对往复荷载下方中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载—位移全过程进行了计算,计算结果与试验结果符合较好。在此基础上,结合钢管和混凝土的纵向应力分布云图对构件的荷载—位移全过程进行了分析,这对深入研究该类构件的工作机理有重要意义。     

大面积单侧堆载对高速铁路桥梁墩台影响的数值分析

基于某高速铁路桥梁实际地质条件和现场堆载情况,运用ABAQUS有限元软件建立高速铁路桥梁墩台、基础及地基土相互作用有限元模型,分别假设地基土为弹性(大变形)和理想弹塑性,分析了桥梁墩台在大面积单侧堆载作用下的受力变形特性,包括墩顶中心变形、地基与桩基侧向变形沿深度变化、地基与桩基侧向应力沿深度变化等。研究结果表明:单侧大面积堆载是桥梁桩基产生水平位移的主要原因;地基黏土层取为理想弹塑性时计算的墩顶变形与地基土侧向应力明显大于取为弹性时计算值,且与现场实测值较为接近,说明地基土体发生了一定的塑性变形造成了桩基倾斜。计算结果为桥梁墩台倾斜的成因及处置措施提供了理论依据。     

基于ANSYS14.0的电力机车转向架用橡胶元件有限元分析研究

利用Creo2.0和ANSYS14.0有限元分析软件,采用Mooney-Rivlin非线性橡胶本构模型,对电力机车转向架二系弹簧减振垫和驱动装置小齿轮侧轴承用O形密封圈进行了非线性有限元分析仿真,研究二系减振垫和O形密封圈在工作载荷下的应力、应变情况,对转向架用橡胶元件的设计提供一点借鉴。     

板桁组合公铁两用桥主梁顶推施工分析

建立能模拟郑州黄河公铁两用桥主桥第一联六塔单索面部分斜拉连续钢桁结合梁顶推施工全过程的三维有限元计算模型,根据第一联多点顶推施工方案,对其进行了施工全过程仿真分析,计算得到第一联多点顶推施工各个阶段的变形及应力.计算结果及后续施工实践表明:第一联采用多点顶推施工方法具有显著优越性;在顶推到最大悬臂状态时最大竖向位移达到918.6 mm;钢桁结合梁各杆件的应力值小于材料屈服强度,结构处于安全受力状态.     

板桁组合公铁两用桥主梁顶推施工分析北大核心

建立能模拟郑州黄河公铁两用桥主桥第一联六塔单索面部分斜拉连续钢桁结合梁顶推施工全过程的三维有限元计算模型,根据第一联多点顶推施工方案,对其进行了施工全过程仿真分析,计算得到第一联多点顶推施工各个阶段的变形及应力。计算结果及后续施工实践表明：第一联采用多点顶推施工方法具有显著优越性;在顶推到最大悬臂状态时最大竖向位移达到918．6mm;钢桁结合粱各杆件的应力值小于材料屈服强度,结构处于安全受力状态。     

地铁区间盾构管片收敛位移控制标准研究

结合杭州地铁1号线某区间工程,为确保区间隧道施工和运行期的安全,采用理论分析和数值模拟的研究方法,对管片变形的安全评价方法进行研究,利用收敛位移量测数据,采用智能反演分析方法得到管片作用荷载,结合梁-弹簧模型进行有限元计算,得到管片的内力(弯矩)值。最终基于管片结构极限状态下的变形量,提出以收敛位移作为管片安全评价的新判据,并给出了管片收敛位移的控制标准。     

7N01铝合金Johnson-Cook模型参数的反算方法

对动车组用7N01铝合金进行准静态单向拉伸试验,获取应力-应变曲线。采用曲线拟合和有限元仿真优化相结合的方法反算铝合金Johnson-Cook模型参数:通过曲线拟合方法确定模型初始参数,将其代入有限元模型,应用HyperStudy软件实现与有限元模型及求解器的数据传递与过程集成,采用遗传算法和自适应响应面法对材料参数进行优化,并将优化后的有限元仿真结果与拉伸试验结果进行对比。结果表明:利用遗传算法和自适应响应面法反算材料参数,优化收敛速度快,仿真数据与试验数据吻合度高,2种方法均可以用来进行参数反算的优化。     

高速铁路接触网风致振动与风偏的动态计算方法

利用ANSYS软件建立接触网弹链、简链风致响应有限元模型,从导线弛度、张力及弹性角度,验证有限元模型的准确性;采用谐波合成法(WAWS)模拟针对接触网结构特点的脉动风场;计算系统在风荷载作用下的动态响应,利用空气动力学理论计算接触网平均位移,采用时程分析方法计算接触网动态位移,并将二者叠加得到接触网风致响应总位移。通过开展接触网气动弹性风洞试验,结果表明:提出的基于有限元的风致振动与风偏的动态计算方法与风洞试验结果基本吻合;该方法计算结果准确,具有较好的工程应用价值。     

大跨度连续刚构拱桥关键部位应力分析与试验

建立了连续刚架拱桥边跨钢拱肋与预应力混凝土系梁连接部位三维有限元空间模型,模拟了该部位在各种荷载工况下的受力情况。计算模型考虑了普通钢筋与预应力钢筋的不同力学性能,分别用配筋率和带初应变的杆单元模拟,并依据圣维南原理设置了荷载加载段以消除边界效应。根据计算结果,分析了边拱与刚性系梁连接区域的变形情况和应力状态,并设计了相似比为1∶3.2的模型进行加载试验,测试了关键部位的应变和变形,与有限元计算结果进行了对比分析,检验了设计的安全性与合理性。分析和试验表明,过渡段的支座上方与拱肋上下弦管交汇处为主要的应力集中部位,应在设计中予以注意。     

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥带水平K撑桥面系传力特性

在列车制动力等纵向力及竖向荷载作用下的空间变形均会导致钢桁梁桥面系存在复杂的纵向受力和传力,针对大跨度铁路钢桁梁斜拉桥带水平K撑内密肋桥面系,基于解析公式推导、有限元仿真分析研究其受力特性和桥面构件的纵向传力比。在此基础上,基于应力等效准则制作1∶4的试验模型,进行最不利工况下加载试验,研究该桥面系的实际受力和传力特性。结果表明:纵向传力解析式显示,K撑与横梁的纵向传力比仅与结构参数相关,为0.69~2.76的定值,能传递40.83%~73.40%的总纵向力,K撑面积、横梁外伸长度是影响纵向传力比的主要参数;由全桥杆系有限元模型分析的内力结果计算的纵向传力占比介于61.09%~72.53%之间,由局部有限元模型分析的应力结果计算的纵向传力占比介于57.45%~86.60%之间,试验模型实测应力计算的纵向传力占比介于58.16%~87.95%之间,不同方法计算的纵向传力占比存在一定误差,其原因主要源于理论简化、计算模拟及测试误差,但均能反映纵向传力比的基本范围。可见,K撑构件能够有效传递纵向力,降低横梁面外弯矩,改善桥面系结构受力。     

铁路沿线太阳能电池板及支架立柱的抗风性能

以西成(西安—成都)高速铁路沿线立柱式太阳能电池板支架立柱的布设为背景,通过数值计算、风洞试验及有限元分析研究其抗风性能。为避免结构共振,须获得高速列车脉动风压的振动特性,通过刚性模型测力试验获取了结构最不利风偏角,试验结果可作为调整结构布设方向的依据。铁路沿线结构抗风设计须考虑自然风荷载和列车脉动风荷载的综合作用。本文提出了一种验算铁路沿线结构抗风安全性的方法:基于数值计算得到结构受列车风荷载作用下的极限风压,以此反算结构所受极限风荷载,并利用风洞试验及有限元计算方法计算结构应力。     

转向架撒砂装置随机振动疲劳分析与状态监测研究

转向架撒砂装置在服役过程中承受来自轮轨的随机振动激扰,其与轴箱体螺纹连接的部位可能出现松脱甚至断裂。文章一方面通过结合模态计算与模态试验对标研究,校验有限元模型,获得模态参数,并综合随机响应分析和疲劳应力评估的Dirlik模型,研究基于模态分析的随机振动疲劳分析方法;另一方面,为增加撒砂装置服役安全,研究了一种基于光纤光栅的状态监测技术,并在台架试验上进行了验证,在设计上保障了撒砂装置的服役安全。     

雨水泵站异形深基坑开挖对铁路路基的影响分析

在城市现代化进程中,铁路周边地块不断得到开发和利用,如离铁路较近,构筑物的基坑开挖会对铁路路基产生一定的影响。此文以距铁路较近的北京夕照寺雨水泵站基坑开挖为例,通过模拟,建立有限元模型,利用国际上通用的ABAQUS有限元软件,计算和分析雨水泵站基坑开挖和防护桩施工引起的土体扰动对铁路路基产生的沉降和位移影响。经过计算与分析表明,雨水泵站基坑开挖采用防护桩措施后,施工引起的土体扰动对路基的影响较小,采取的防护桩措施能满足铁路安全运营的要求。     

闸片结构对制动盘温度场及热应力场的影响

制动盘表面温度和应力的分布关系到制动盘的寿命,而制动闸片的结构是影响制动盘表面温度和应力的关键因素。利用有限元软件,建立了闸片结构与制动盘温度场及热应力场分布的关系,并提出了与闸片结构和摩擦功率密切相关的结构因子的概念,摩擦面积和摩擦速度增加都将增加结构因子。模拟计算表明,随结构因子的增加,表面温度及热应力增加,结构因子的波动程度决定了热应力。减小结构因子变化的范围则可改善制动盘热应力的分布。结构因子的提出为改善制动盘温度场及应力场提供了参考依据,对闸片结构的设计具有指导意义。