货车三轴转向架焊接构架抗疲劳设计

对比分析了国内外焊接构架设计标准,指出ASME标准中的主S-N曲线法是复杂焊接结构焊接接头应力集中分析与疲劳寿命预测的科学方法。采用该方法和TSI中的疲劳载荷对某货车三轴转向架焊接构架焊接接头应力集中进行了分析,结果表明,构架侧梁、心盘梁和横梁内的加强筋板与焊缝的相交处是焊接接头应力集中的主要发生部位。以降低焊缝应力集中为结构设计改进思路,对构架重新进行了设计,改进方案构架焊缝的应力集中得到相当大的缓解,应力幅值最大降低了75MPa,疲劳加载3个阶段焊缝的累积损伤均小于0.25。     

转K7型转向架承载鞍结构优化及动力学性能研究

转K7型转向架是我国至今唯一投入商业运用的货车副构架式径向转向架。为进一步提高转向架的运行性能,对转K7型转向架与U形副构架铸造一体式的承载鞍系统进行了优化。分离U形副构架和承载鞍功能,设置独立的承载鞍和承载鞍弹性垫。现采用理论分析、动力学仿真计算和线路试验验证的方法对优化承载鞍系统转向架的动力学性能进行了系统研究。仿真结果表明当承载鞍弹性垫刚度在30MN/m以上时,对转向架动力学性能基本无影响,仅起定位板或磨耗板的功能;动力学试验表明承载鞍系统优化后车辆整体动力学性能得到改善。     

基于灵敏度分析的单轨车辆转向架构架优化设计

以单轨转向架构架为研究对象,建立了转向架构架的有限元模型,分析了构架在四种典型工况下的静强度。对构架各焊板进行了灵敏度分析,取质量灵敏度与弯曲应力灵敏度绝对值比值较大的板厚作为设计变量,以质量最小作为目标函数,以应力和位移为约束条件,对构架进行了轻量化设计。优化结果表明,基于灵敏度分析的优化设计方法可行,对于其它同类结构的轻量化设计有一定的借鉴意义。     

高速动车转向架箱型梁和管型梁构架有限元对比分析

根据UIC 615—4和EN 13749—2011等相关强度标准,采用有限元分析软件,分别对高速动车转向架的箱型梁构架和管型梁构架在超常工况、特殊超常工况、模拟运营工况下进行静强度计算,并对两种构架在相同工况下的最大应力、应力集中位置等进行比较。结果表明,在相同工况下,箱型梁构架的最大应力比管型梁小,且避免了在管型梁和纵向梁连接过渡区、侧架和管型梁连接过渡区等处产生应力集中的问题。建议我国高速动车转向架构架采用箱型梁设计。     

货车日字形焊接构架扭转刚度研究

将货车转向架日字形焊接构架简化为等截面直梁组成的模型,通过考察各梁在扭转载荷下的变形分布,研究降低构架扭转刚度的措施,并采用有限元方法对理论分析结果进行了验证.计算表明将鱼腹形端梁变为平直形端梁后,构架扭转刚度降低0.38%;降低侧、横梁中央截面高度后,构架扭转刚度降低8.4%;随着侧梁上盖板和横梁下盖板开槽宽度的增加,构架扭转刚度呈线性下降趋势.分析结果表明构架端梁的结构型式对构架扭转刚度影响不大;构架侧梁上盖板开槽虽能降低构架扭转刚度,但将引起局部区域较强的应力集中;横梁弯曲、扭转刚度对转向架构架扭转刚度有较大影响,将横梁截面由闭口变为开口能够显著降低构架扭转刚度.     

焊接缺陷对转向架强度的影响

分析结构承载截面积、材料属性、外力、焊接缺陷的方向及分布位置对结构的影响,以焊接缺陷处应力集中系数作为评估焊接缺陷影响结构强度的标准,建立转向架构架的整体和局部有限元模型,计算构架的应力分布并判定薄弱区域。通过焊接缺陷仿真模型计算,研究焊接缺陷尺寸和分布位置对构架强度的影响。计算结果表明,在靠近横梁的焊趾处存在着应力集中;表面缺陷对构件强度的影响比内部缺陷大,尤其是高应力区的表面缺陷严重影响构架的强度;表面缺陷及个别类型的内部缺陷会改变构件高应力区的分布。     

直接驱动转向架构架形式对车辆动力学性能影响分析

采用多体动力学分析软件SIMPACK分别建立了直接驱动转向架铰接构架和焊接构架的车辆系统动力学模型,通过在直线和曲线上的仿真计算,分析了一系悬挂垂向刚度KZ和一系垂向阻尼系数DZ对2种方案动力学性能的影响。研究表明:当KZ或者DZ较大时(本模型中KZ大于1.8MN/m,DZ大于50kN.s/m),铰接构架转向架的轮轨间垂向动态相互作用要明显小于焊接构架转向架,且铰接构架转向架在小曲线通过时的防脱轨安全性要高于焊接构架转向架。     

基于热点应力的转向架铝合金构架焊接结构疲劳问题研究

基于热点应力法对转向架构架加强筋板的焊接处进行疲劳强度分析,通过建立疲劳热点位置结构的有限元模型,采用最有可能发生疲劳破坏部位处的应力幅值作为疲劳评定依据,采取不同的工艺设计方案,选取最有可能发生破坏的热点位置进行分析,其分析方法对运用热点应力法进行转向架结构的疲劳强度分析具有一定的参考价值.     

构架整体时效电阻炉温度控制系统的设计

转向架构架是转向架的重要承载部件,是转向架其它各零部件的安装基础,在转向架构架生产、组装过程中,对温度控制的好坏直接影响着转向架的质量,因此温度控制是构架整体时效电阻炉系统的关键技术.在普通模糊控制器的基础上提出了一种新型的模糊PID控制应用于构架整体时效电阻炉温度控制系统,该系统控制精度高,超调量小,能满足控制要求.     

悬挂式个人快速运输车辆转向架构架结构轻量化优化研究

在悬挂式PRT(个人快速运输)系统已有结构的基础上,对该系统转向架构架进行结构轻量化优化研究.运用拓扑优化相对密度法中的SIMP(固体各向同性材料惩罚模型)方法进行走行轮安装座拓扑优化及构架主要板梁厚度优化,并对优化前后的仿真结果进行对比分析.根据构架不同区域优化后的应力、应变结果对构架参数进行调整,并在考虑构架实际结构及功能性结构的前提下控制优化参数以得到构架整体优化结果.结果 显示,构架优化区域体积大幅减少,轻量化结果明显,且整体结构强度良好,能满足列车在最恶劣工况下安全运行.     

大轴力桩基托换监测分析

深圳市地铁一期工程百货广场大轴力桩基托换采用梁托换柱的结构型式,托换结构由托换大梁和两根支撑大梁的托换新桩组成,用主动托换方式,在托换大梁和新桩之间安装千斤顶,分级施加主动力。在托换的整个过程中对托换结构进行实时监测,通过反馈监测信息随时掌握托换结构和原建筑物的变形及受力状况,指导安全施工。分别用不同的测试仪测试原建筑物的沉降、梁板附加应力、梁柱接头的滑移,分析梁板附加应力、主动托换力的分配及荷载的转移规律,以及大梁的受力和变形状态。在托换新桩的桩顶垂直于梁轴线方向安装2个位移计,推测桩的沉降及大梁的偏转状况。将所有传感器集成一个自动测试系统,按照制定的监测控制标准,实施自动监测和安全控制。经过对第一根桩的全过程跟踪监测分析表明:托换结构和建筑物的变形及受力控制都在安全标准范围内;主动托换力保持在40%P时进行截桩,可使得托换前后柱的轴力变化和梁柱接头下沉达到最小。     

铁路斜拉桥锚拉板力学性能研究及创新

潜江铁路支线岳口汉江特大桥主桥为(32.7+50+93.7+260+38.2) m独塔双索面混合梁斜拉桥,斜拉索在钢箱梁上的锚固形式采用锚拉板式,考虑到铁路桥疲劳荷载较大,本桥采用与拉板连接的承压板构造形式,套筒上设置加劲肋。为保证锚拉板构造连接可靠,力线传递流畅,对比分析锚拉板组成构件不同关键参数的有限元计算结果,确定锚拉板结构关键参数取值。结果表明:拉板与拉筒连接焊缝圆弧过渡区应力集中较为明显,锚拉板受力不均匀性较大,其锚下应力向套筒及拉板传递存在一定的扩散范围,锚拉板其他部分应力及疲劳应力水平较低,满足规范要求;加大锚拉板与套筒连接焊缝根部的圆弧半径,可以有效改善锚拉板的应力集中现象,锚拉板过渡区采用150mm的1/4圆弧形式,并在圆弧与拉索套筒之间设置50 mm直线段。     

斜拉桥锚拉板易损细节设计优化

研究目的:郑北大桥索梁锚固结构采用锚拉板结构形式,该区域构造复杂,焊缝交错,部分位置存在明显的应力集中现象,恒载作用下易发生塑性破坏,反复荷载作用下易产生疲劳破坏.通过建立精细化有限元模型,分析锚拉板式索梁锚固结构的易损部位,对局部细节进行设计参数优化,从而改善其恒载和活载下的受力性能.提取疲劳易损部位热点应力,通过热...     

明挖地铁车站主体结构最不利设计水位分析

我国华南、华东、华中地区及沿海城市地下水丰富,地下水压力是影响地铁车站主体结构受力的重要因素,随着水头高度的变化结构受力会随之发生改变。为了研究不同的水位对车站主体结构受力的影响,结合众多地下水丰富的地铁工程实例,选取多种水位进行数值模拟计算,结果表明:影响顶板、中板、底板及侧墙的最不利水位并不是统一的水位。为了方便设计,通过将众多正常使用中的地铁车站结构受力情况对比分析,认为:选取工程场地内最高水位进行车站结构受力计算,然后对部分构件配筋面积进行调整,能够满足车站结构安全的要求。     

转向架构架局部结构优化与轻量化研究

降低结构的应力集中效应、改变结构几何形状和减小结构几何尺寸是实现转向架焊接构架轻量化和提高疲劳强度的有效途径。文章以某转向架构架结构为例,基于DVS 1612标准的结构疲劳强度评估方法和规定的焊接接头质量等级,采用对结构高应力集中效应区域进行局部焊接接头优化和局部结构形状优化,将焊接构架抗侧滚扭杆安装座与侧梁下盖板连接焊缝的疲劳强度材料利用度由大于1.773分别降低到0.704和0.871,同时实现了侧梁下盖板、辅助纵梁内外立板板厚的减小以及横梁钢管壁厚的减小,满足疲劳强度的前提下,实现了构架轻量化与局部结构优化的目标。     

纵梁(肋)高度对正交异性板钢桥面系受力影响分析

正交异性板各个构件的选用关系着钢桥面系的安全性及经济性,通过有限元分析软件,建立桥面系板单元模型,对正交异性板多横梁体系纵梁、纵肋高度变化时桥面系各部分受力分析,总结纵梁(肋)高度变化对桥面板、横梁以及横梁与纵梁(肋)相交处挖孔部位受力的影响趋势,得出结论:增加纵梁高度,纵梁自身正应力逐渐增大,U肋正应力逐渐减小;横梁U肋挖孔处主拉应力增大,横肋相应处主拉应力减小,但减小或增大的幅度较小。改变T形纵梁高度,对横梁整体受力及桥面板影响甚小,可忽略不计,T形纵梁的合理取值范围为横梁高度的0.35~0.4倍;U肋高度过大或者过小,桥面板应力的均匀性均不好,且主拉应力均较大。增大U肋高度,纵梁正应力逐渐减小,U肋自身应力并未成线性变化趋势,而是呈"锯齿"形变化趋势。改变U肋高度对桥面板应力影响均较小,可忽略不计,U肋的合理高度取值范围为240~280 mm。     

徽水河大桥塔梁结合段构造优化研究

斜拉桥外倾H型塔柱与钢板组合主梁在塔梁结合处采用固结式连接,是一种构造较为复杂的斜拉桥塔梁连接形式。本文以芜黄高速徽水河大桥为依托,利用有限元分析和BIM模型分析方法,从受力需求和施工便利性角度对塔梁结合段的合理构造进行研究。结果表明,钢板组合主梁在塔梁结合段位置存在刚度突变,应在靠近结合面位置合理设置过渡加劲以实现应力平顺过渡,优化后的结合段局部受力状态良好;采用BIM技术准确模拟结合段范围内钢构件、钢筋、预应力空间位置,以主受力钢筋和钢构件保持连通为原则,精准确定钢梁开孔位置,保障了开孔质量与精度,解决了结合段钢结构及钢筋安装难题,最后提出合理的塔梁结合段构造形式。     

轨道交通桥梁预制盖梁结构力学行为研究

通过运用有限元程序ANSYS、MIDAS和规范理论算法,研究轨道交通桥梁预制盖梁的结构力学行为,在施工和运营两种荷载工况下,对接口连接构造的力学行为和计算建模方法进行较为详尽的论述,以及对不同边界条件下的计算结果进行对比分析。从接口部位的环形焊缝应力、钢板与混凝土连接的钢筋应力和接口部位的混凝土应力分析结果可知,该接口构造的连接方案具有一定的可靠性和安全性,同时该研究过程和理论分析成果为其他工程的设计分析工作具有一定的借鉴作用。     

移动式架车机结构设计及有限元分析

针对列车车辆检修时架车机同步作业工况,建立架车机托架的力学模型,推导出架车机受力计算公式,获得架车机托架的力学性能与结构系数的关系。根据力学模型并利用有限元仿真分析方法,对架车机的托架和机架结构的强度和刚度进行分析。结果表明:托架应力集中发生在垫块与侧板、托头与侧板接触的位置,机架受到弯矩作用产生的变形随着托架起升逐渐增大。本文提出的方法和获取的计算数据可为架车机结构设计的优化提供理论依据。     

地铁车站端头盾构井的空间分析

地铁地下车站端头盾构井是整个车站结构受力最复杂的地方,为确保其施工阶段和使用阶段的安全,必须对盾构井结构进行准确分析。以深圳地铁2号线东延线工程岗厦北站东端盾构吊出井为例,利用ANSYS 13.0建立盾构井结构的空间计算模型,研究端头盾构井主体结构各主要构件的受力特性。结果表明：端头盾构井空间效应显著;通过建立空间计算模型可避免平面简化模型对墙体转角处边界约束条件和板侧向刚度的不合理假定。