存在轮齿裂纹的机车轮对驱动单元动力学性能研究

为仿真轮齿裂纹对轮对驱动单元动力学性能的影响,利用多体动力学软件SIMPACK,在不采用Gear-pair力元的前提下,通过移动Marker、函数表达式以及输入函数等建立齿轮副啮合振动模型,并将其应用于机车轮对驱动单元动力学模型进行仿真分析。仿真结果表明,齿轮副啮合振动模型计算结果与Gear-pair计算结果相差在10%以内;齿轮副啮合振动表现出刚度的时变特性;小齿轮分度圆裂纹将引起轮对驱动单元在时域上表现出冲击特性;当裂纹达到一定深度(刚度减小到一定值)时,轮对驱动单元在频域上表现出小齿轮的转速基频,因此,可通过频域分析达到故障诊断的目的。     

分度圆裂纹齿轮副动态特性及故障诊断

将有限元软件ANSYS建立的齿轮有限元模型和多体动力学软件SIMPACK建立的齿轮副啮合模型进行联合仿真,轮齿有限元模型计算其单齿刚度,生成齿轮副啮合综合刚度,并导入齿轮副SIMPACK模型;齿轮副啮合模型不采用Gear-pair力元,通过移动Marker、函数表达式以及输入函数等实现啮合作用;最终利用广义共振、共振解调技术进行故障诊断。仿真结果表明,ANSYS计算的啮合综合刚度与SIMPACK结果相差2.65%;啮合振动模型计算结果与Gear-pair力元结果误差控制在10%以内。可通过故障特征频率定位故障、采用幅值衡量严重程度,最终达到故障诊断的目的。     

基于修形的齿轮啮合接触特性研究

齿面啮合接触区域特性是评定齿轮啮合接触特性的重要技术指标.本文介绍了齿面啮合接触区域及轮齿修形的基本原理,以一对渐开线斜齿圆柱齿轮为例,利用MASTA软件对牵引齿轮进行了齿面啮合接触区域的TCA仿真分析研究,比较探讨了轮齿修形因素的改变对牵引齿轮齿面啮合接触区域的内在影响规律,最后通过加载接触试验的方法验证了TCA仿真分析结果的可靠性.     

淤泥质粉质黏土温控动三轴试验

针对宁波市轨道交通2号线一期工程,利用温控动三轴试验系统,开展淤泥质粉质黏土的动力特性试验,研究温度、加载频率、动应力幅值对土体的累积塑性应变、动弹性模量、阻尼比和孔压等的影响。结果表明:淤泥质粉质黏土的动力特性发展规律受动应力幅值的影响很大,当动应力幅值接近临界动应力时,增大振动频率会降低临界动应力值;在相同应力水平下,淤泥质粉质黏土的强度随着温度的升高而增大,呈现热硬化趋势;在不同的动应力幅值、振动频率和温度下,淤泥质粉质黏土的动弹性模量和阻尼比随动应变的增大而减小,动应变随动应力比的增大而增大,近似呈线性增长。     

动态激励下高速列车齿轮传动系统振动特性分析

为了研究高速列车齿轮传动系统动态特性,内部激励考虑齿轮的时变啮合刚度和传递误差,扭矩波动表示输入端激励,负载端激励考虑由黏滑振动引起的负载波动。利用有限元方法得到高速列车齿轮系统时变啮合刚度,考虑齿轮啮合误差,并用傅里叶级数展开。结合非线性多尺度近似解析方法,利用单自由度扭转模型分析动态激励对系统振动的影响,同时建立考虑齿轮啮合的高速列车动力车整车动力学模型。研究表明:齿轮传动系统中存在谐波振动,扭矩波动不仅会增大轮齿的角加速度和啮合力,同时使齿轮箱的振动加剧,并改变系统的振动主频,可能引发共振。黏滑振动将使齿轮系统的各项指标急剧增大,严重影响齿轮的啮合平稳性,在实际运营中应尽量避免。     

滑坡碎屑流冲击力影响因素的离散元模拟

采用三维离散元模拟方法,研究了刚性挡板与坡脚的距离和坡角对滑坡碎屑流冲击力的影响。结果表明:相同坡角下,随着挡板距离的增加,滑坡碎屑流颗粒对挡板的冲击力逐渐减小;坡角越大,最大冲击力耗散越大;不同坡角下最大冲击力出现的时间有较大差异。挡板所受冲击力与时间的关系曲线可近似分为线性增大、持力阶段、线性减小3个阶段,3个阶段的变化随坡角的增大逐渐明显。冲击力线性增大阶段,坡角越大冲击力增加得越快;冲击力持力阶段的时间随着挡板距离增大而增加。     

机床修理中齿轮侧隙的控制

机床修理中，单件生产的齿轮副装配时，实际的法向侧隙可能超标。采取文中的措施，可在不提高齿轮及其相关零件精度的前提下，减小可能产生的最大法向侧隙，以提高系统的传动品质。     

机车电机主动齿轮轴轴承布置分析

研究了现有的3种机车电机主动齿轮轴轴承布置方式.从轴承寿命和齿轮啮合2个方面对3种布置方式进行比较.使用有限元软件ANSYS计算分析了3种结构的齿轮轴变形和齿轮啮合时的应力.计算结果表明:主动齿轮轴两端支撑结构对轴承受力和齿轮啮合最有利.与传统主动齿轮悬臂结构相比两端支撑结构的轴承寿命提高了17.51倍、轮齿接触应力降低45.7%、轮齿齿根弯曲应力减小62.8%.     

高速列车齿轮箱齿轮副接触应力分析

高速列车齿轮箱内的齿轮副的强度为列车安全运行的关键因素,以我国自主研发的某高速列车转向架齿轮箱齿轮副为研究对象,通过建立齿轮系统三维实体模型,通过SOLIDWORKS简化并建立有限元仿真模型,利用ANSYS WORKBENCH对齿轮啮合部位进行静态和瞬态力学分析。理论计算值和仿真分析结果都在强度安全范围之内,符合设计要求。在瞬态分析时发现,在齿轮启动阶段接触应力较大且出现应力波动,对齿轮系统的可靠性有一定的不利影响。     

铁路列车荷载对下穿盾构隧道结构的影响

以某盾构穿越铁路既有线为背景,采用地层结构法,通过有限元数值模拟,选取对地基加固与不加固两种情况计算铁路列车荷载对盾构隧道的附加动应力影响,然后采用荷载结构法对偏载模式下隧道结构的内力和管片配筋进行了计算分析。结果表明:铁路列车荷载对盾构隧道的附加动应力影响较大,使隧道结构内力增大。加大隧道管片结构的配筋量,对地基进行加固,可以减小附加动应力的影响,从而减小结构内力。     

既有线提速路基动力响应特性研究

通过沪宁线提速路基的现场动态试验,在实测轨道不平顺、车速为120~200 km.h-1情况下,采用动力有限元方法计算铁路路基的动力响应。分析路基动应力的分布形式、路基动应力随列车速度的变化规律、路基动应力随深度的衰减规律,以及道床厚度、路堤高度对路基动应力影响规律。研究表明:路基动应力随列车速度的提高而呈线性增加;路基动应力总体上呈双峰的马鞍型分布,且随着路基深度增加,双峰的幅度减小,直至双峰消失,变为路基中心动应力最大的单峰型;随道床厚度的增加,路基竖向动应力显著减小;路堤高度的增加对路基动应力的影响不大,但可有效减小地基表面的动应力。     

地铁运行荷载引起的隧道地基土动力响应分析

利用轮轨耦合模型,计算某城市地铁列车运行时产生的轮轨力。利用有限单元法分析该轮轨力引起的地基土动应力比值的变化规律、影响范围及动应力比值与列车运行次数的关系。分析结果表明,列车振动引起的拱腰附近及拱底轨枕正下方土层的动剪应力较大;列车运行的水平向影响范围大约为15 m,垂直向影响范围大约为3 m;列车运行初期,动剪应力随列车通过次数的增加而增大,运营后期,增加幅度趋于平缓;在现行的高低偏差管理容许值范围内,线路局部地段的高低不平顺对地基土动剪应力比的影响不大。     

横风下车体运动对高速列车气动性能的影响

为揭示横风下车体运动对高速列车气动性能的影响规律,通过数值模拟对典型车体运动形态下的横风气动性能开展研究。首先基于实车试验确定了横风下的车体典型运动形态并定义研究工况,然后通过改进的延迟分离涡模拟(IDDES)方法详细分析不同工况下的车体与转向架的气动载荷,以及列车周围的流场结构与表面压力变化情况。研究结果表明：横风下高速列车车体运动主要表现为侧滚与横移,车体的侧滚运动对列车升力的影响最明显,头、中、尾车升力均随着车体从迎风侧向背风侧运动而增大,并且车体向背风侧运动时,头车升力增大的幅度大于车体向迎风侧运动相同角度时减小的幅度;当车体运动时,第1转向架横向力、升力与倾覆力矩均增大;车体运动对列车头部、背风侧以及尾部的流动均有较明显的影响,车体向背风侧运动时,头车鼻尖区域流速降低,尾车鼻尖位置的高速流区扩大,并且由头部位置分离在背风侧形成的旋涡结构与车体的夹角呈增大趋势,旋涡流速减小;车体向迎风侧运动时,头车鼻尖区域流速增大,尾车鼻尖位置的高速流区缩小,并且从头部位置分离在背风侧形成的旋涡结构与车体的夹角呈减小趋势,而旋涡流速增大。     

风积沙填筑铁路路基累积塑性变形及临界动应力试验研究

目前用于铁路基床的填料大多数为级配优良的填料,而对风积沙作为路基填料在列车荷载作用下的累积塑性变形特性和临界动应力研究不多,但风积沙作为路基填料已在沙漠铁路建设中得到运用。为探究列车荷载作用下风积沙填料填筑铁路路基的累积塑性变形演变特性及临界动应力,考虑围压、动应力幅值、压实系数和含水率等因素的影响,开展一系列动三轴试验。试验结果表明：风积沙累积塑性应变随压实系数、围压的增大而减小,随动应力幅值的增大而增大。以最优含水率为分界点,低于最优含水率时,风积沙累积塑性应变随含水率的增加而减小;高于最优含水率时,风积沙累积塑性应变随含水率的增加而增大。风积沙试样的累积塑性应变曲线可分为：稳定型、临界型和破坏型。根据对累积塑性应变曲线的分类,获得了不同条件下风积沙填料的临界动应力。风积沙临界动应力随围压和压实系数的增大而增大,饱和含水率下风积沙填料的临界动应力明显小于天然含水率和最优含水率下风积沙填料的临界动应力。临界动应力和围压具有较好的线性关系。构建了可考虑围压和含水率影响的风积沙临界动应力经验公式,通过临界动应力公式确定了不同工况下风积沙作为路基填料的适用范围。试验结果可为沙漠铁路的设计、...     

车轮扁疤对高速列车齿轮箱动态特性影响分析

在高速列车齿轮箱的动力学研究中,由于齿轮传动系统的结构特殊性,难以直接通过传感器测试得到其动态响应,为此通过仿真建立了包含齿轮传动系统和齿轮箱箱体有限元模型的整车动力学模型。根据齿轮传动系统参数和扁疤车轮参数,建立了齿轮箱内外激扰模型。对不同工况下的齿轮箱动态特性进行计算,结果表明:车轮扁疤对于高速列车齿轮传动系统的平稳啮合有恶劣影响,当扁疤激扰达到一定程度时,甚至会引起啮合脱离并造成冲击;箱体的不同位置由于其特征模态的不同而对扁疤激扰的敏感度不同,其中箱体底部和油位观察孔处的应力与扁疤长度正相关性较高,应力和变形较大,为危险区域;车轮扁疤对箱体动应力的影响比齿轮箱内部激扰大,相比箱体内部激扰,车轮扁疤对箱体裂纹的形成有更大影响。     

循环荷载下冻土桩基力学特性研究

通过给冻土单桩模型上端施加循环荷载,分析循环荷载幅值、频率及冻土温度的变化对桩身应变、桩身轴力、桩侧冻结应力以及桩土相对位移的影响规律,开展循环荷载作用下冻土桩基力学特性的研究。研究结果表明:桩身应变随着加载时间先增加后稳定,且低温环境和小荷载条件下更有利于桩身应变的稳定;桩身的应变随荷载幅值及频率的增加而变大,随温度的降低而减小;桩身轴力沿着桩深不断减小,是由于桩侧土体使桩从上部开始受力;低温环境下桩身轴力相对较小,这是冻土地区桩基稳定的有利条件;桩侧冻结应力首先从桩基的上端发挥作用,并逐渐向下传递,分别增大荷载幅值、频率及降低温度都会增强桩侧冻结应力;桩土相对位移受荷载幅值、频率及温度的影响明显,频率能够影响桩土的承载模式。     

附加张力装置对注浆式榫槽接头力学性能的影响研究

为研究注浆式榫槽接头附加张力装置的作用特性,在论述接头附加张力装置构造的基础上,基于接头试验结果分析加力棒位于不同受力性质区域的特性,明确附加张力装置的作用是延缓破坏和增加接头延性;然后,以长春装配式地铁车站结构为例,对其所采用的各种类型接头的附加张力装置进行实际作用分析;最后,基于注浆式榫槽接头算法针对不同附加张力装置的设置从预紧力大小和加力棒位置两方面对接头承载性能影响进行研究。结果表明：对于设置附加张力装置的接头,建议将加力棒设置在受拉侧,轴力较小时,适当增大加力棒预紧力值可以提高接头后期承载能力;较大预紧力值对接头承载非线性段起到明显作用,但对线性段影响甚微。对于附加张力装置在受拉侧接头,当预紧力足够大时,接头构造允许范围内将加力棒设置在距中心轴一定距离处能够发挥加力棒对接头后期承载的提升作用;对于附加张力装置在受压侧接头,应避免较大加力棒预紧力并尽量设置在距离中心轴较近位置。     

土工振动击实试验的数值分析

在粗粒土最大干密度试验时,振动击实试验与锤击试验存在一定区别.通过ABAQUS软件建立振动击实试验的有限元模型,采用土体的竖向动应力和单位体积应变能作为对象,分析了不同的上层土体模量、激增频率、激振力和静压力等参数条件下的变化特性.结果表明,鳖向动应力沿深度变化较小,上层土体应变能随模量增大而减小,应变能随激增频率先增大后减小,激增频率为30～50 Hz时应变能较大,随激振力和静压力的增大而增大,激振力超过30 kN、静压力超过150 kPa后应变能增长较为缓慢.这为深入掌握振动击实粗粒土的工作机理提供了参考.     

重载铁路路基荷载特征和路基动力响应分析

研究目的:近年来,重载铁路因其经济性较好在我国广泛建设,重载铁路路基基床承受重载列车动荷载作用较大,为了更好地分析重载铁路动荷载对路基病害诱发的影响,进一步优化重载铁路路基基床厚度结构设计,本文利用三维有限元对道砟厚度、基床表层厚度、基床表层模量、轴重等因素对重载铁路路基动应力特征和基床范围内动应力的传递分布影响进行仔细的研究。研究结论:通过数值计算和与既有重载铁路实测动应力比较分析得出以下结论:(1)路基中竖向动应力随着轴重、道床厚度、表层厚度和表层模量的变化规律为:路基基床中的竖向动应力随着轴重的增大而增大,随着道床厚度增大而减小,而基床表层模量和基床表层厚度对竖向动应力影响较小;(2)重载铁路30 t轴重相对于普通铁路23 t轴重增加约30%,而增加道床厚度可显著减小其动应力,50 cm较35 cm道床厚度各部位动应力减小约20%;(3)计算得出重载铁路路基动应力的合理数值模型和相关参数,为重载铁路路基基床厚度结构设计提供了合理的计算方法。     

重载铁路路基低液限粉土动力变形特性试验研究

低液限粉土是朔黄重载铁路路基的主要填料,通过一系列室内循环动三轴试验,研究循环荷载频率、动应力比、固结度和饱和度(含水率)等参数对低液限粉土动力变形特性的影响。研究结果表明:低液限粉土填料的轴向累积应变-振次关系曲线分为稳定型和破坏型,轴向累积应变随动应力幅值增大而增大,动应力超过临界动应力值,累积应变明显增长直到破坏。累积应变随振动频率的增大而增大;随固结比的增大而减小;饱和度(含水率)越大,对应的累积塑性应变越大,到达破坏所需的破坏振动次数越低。建立"稳定型"和"破坏型"累积轴向应变-振次关系的经验公式:张勇经验公式和Monismith指数公式。研究结果对重载铁路路基动力稳定性分析评价具有参考价值。