滚石冲击EPS新型复合拦石墙现场原位试验研究

以聚苯乙烯泡沫（Expanded Polystyrene,EPS）新型复合拦石墙板为研究对象，以合璧津高速公路危岩防护工程为背景，首次开展滚石冲击拦石墙现场大型原位试验，研究滚石冲击EPS复合拦石墙动力作用过程，揭示EPS泡沫板在滚石灾害防治结构设计中的耗能减震机理。采用有限元分析软件验证了现场试验结果的准确性，并讨论了钢板夹层厚度对结构耗能效率的影响，为提高结构抗冲击性能引入钢管耗能器进行结构优化。结果表明：EPS复合拦石墙降低了滚石冲击接触压力，最高可达43%；保持EPS缓冲层厚度不变，其材料密度越小，则耗能效果越显著，但EPS缓冲层密度降低的同时也将导致复合结构的抗冲切破坏能力下降；钢板夹层越厚，结构耗能效果越好，相较于15 mm钢板，35 mm钢板耗能效果可提升约25%；布设耗能器可有效提高结构抗冲击能力，且在结构中心位置布设耗能器时效果最佳，耗能效果提升31.8%；耗能器个数与结构耗能效果呈正相关关系。     

新型机车、动车组橡胶弹性元件的开发和研制

以新制造的大功率交流传动电力机车、内燃机车、高速动车组为对象，对新型机车、动车组转向架的橡胶弹性元件进行了开发和研制，对典型橡胶弹性元件的结构和性能进行了分析和研究。通过对新型机车、动车组转向架橡胶弹性元件的开发，我们得到许多启发：（1）对橡胶弹性元件进行变频、变载荷分阶段的地面型式试验，对其运用可靠性的评价才更科学，更能符合实际使用的要求；（2）大量采用欧洲、美国、日本等国际标准，既可以提高国内机车车辆转向架橡胶弹性元件的质量，又可以提高国内橡胶弹性元件的研发水平。     

橡胶试样尺寸对测试结果的影响

研究橡胶试样尺寸对高温压缩永久变形、脆性温度、氧指数等性能参数的影响,分析作用机理。结果表明,试样尺寸越厚,高温压缩永久变形越小,脆性温度和氧指数越高。使用时应严格控制试样尺寸,以得到科学、重复性好的结果。     

轨道交通橡胶弹性元件蠕变试验设计与研究

针对轨道交通橡胶弹性元件蠕变试验问题,分析橡胶弹性元件国内外蠕变试验标准,设计一种小载荷、高精度蠕变新型试验方案,与现有伺服电机式、电液伺服式和杠杆砝码式试验方案比对,研究不同结构弹性元件对蠕变的影响、长时间(1 000 h)静压对高阻尼橡胶块蠕变的影响,结果表明:新型方案结构简单、成本低、操作方便、且满足试验要求,现有方案测试的纯橡胶结构弹性元件蠕变最大,平面夹层结构弹性元件蠕变性能优于压剪型结构,高阻尼橡胶块蠕变最小。     

低温对橡胶弹性元件传递率和固有频率的影响

研究低温对橡胶弹性元件传递率和固有频率的影响是改善转向架动力学性能的重要手段。简要分析了弹性元件低温效应,设计了一种弹性元件受迫振动试验方案,并与2种自由振动试验方案进行分析比对,重点通过受迫振动试验方案研究了温度为23℃、0℃、-20℃、-40℃对不同橡胶弹性元件传递率及固有频率的影响。研究表明:试验设计与实际工况一致,受迫振动试验更能准确反映出弹性元件的传递率和固有频率特性,随着温度降低,弹性元件的传递率变小,固有频率变大,在刚度合格且在非共振频率区,传递率越小减振效果越好,研究成果为高寒动车组转向架防共振设计、弹性元件的研发和试验起指导作用。     

钢-混组合结构抗剪栓钉的群钉效应研究

栓钉剪力连接件是组合结构中保证组合效应不可或缺的关键部件，在使用过程中总是同时使用多个栓钉连接件。因此，为研究栓钉群钉效应作用时的不均匀系数与抗剪性能，采用Ansys APDL进行参数分析，改变栓钉的间距和钢板厚度，以?22 mm栓钉群钉为研究对象。此外，为研究栓钉群钉的损伤后行为，设置不同间距，分别减小栓钉端部、中部、尾部的有效截面。计算结果表明，由于摩擦力的存在，与单钉相比，只要是多钉的推出试验，都会存在抗剪性能下降的情况，并不全是受群钉效应影响；弹性阶段不均匀剪力演高度呈月牙状，但是随着间距减小，塑性阶段不均匀剪力由月牙状向线形转变，端部的不均匀系数不断降低，尾部的不均匀系数提升，沿高度最大不均匀系数差异接近10%;弹性阶段钢板厚度改变时，不均匀系数仅发生5%变化，塑性阶段约1%,相比于栓钉间距，钢板厚度对不均匀系数的影响有限；栓钉的平均抗剪承载力随栓钉间距变化呈指数关系，栓钉的平均抗剪刚度随间距变化呈线性关系，间距越密集，平均抗剪承载力和平均抗剪刚度越低，拟合公式与计算结果吻合，相关系数均大于0.9;栓钉间距与直径比值大于6.8时，抗剪性能变化已不显著；对于越密集的栓钉群，削弱...     

轨道车辆液体橡胶复合转臂节点刚度性能试验研究

针对普通转臂节点刚度恒定的弱点,文章介绍一种适用于轨道车辆的新型变刚度液体橡胶复合转臂节点,重点对该型转臂节点的结构型式和工作原理进行论述,测试分析漏液和温度对液体橡胶复合转臂节点的静态刚度、动态刚度的影响。结果表明:漏液对液体橡胶复合转臂节点静态径向刚度特性影响较小,对动态径向刚度特性影响明显;温度对满液状态液体橡胶复合转臂节点动态径向刚度特性影响明显,对漏液状态液体橡胶复合转臂节点动态径向刚度特性影响不明显。相关研究为液体橡胶复合转臂节点的性能优化提供支撑,液体橡胶复合转臂节点的应用可进一步提升轨道车辆系统动力学性能,对于改善轮轨匹配关系具有重要意义。     

橡胶弹性元件综合试验台的研制

介绍了橡胶弹性元件综合试验台的结构组成,液压系统以及测控系统软件、硬件的设计方案与功能。该试验台可用于各种橡胶弹性元件的性能研究以及型式试验,并可为国产化橡胶元件提供试验参数。     

隔离式橡胶浮置板减振性能分析

研究目的:隔离式橡胶浮置板轨道结构的基本组成是弹性元件支承的混凝土板轨道,对该种浮置板进行力学性能研究,分析其固有频率、动荷载下力学响应以及减振性能,并对整体道床合理厚度进行探讨,为轨道设计提供借鉴.研究结论:研究结果表明:轨道系统的自振频率随着整体道床厚度的增大而降低,变化率随着道床厚度增加而减小;隔离式橡胶浮置板轨道基底加速度插入损失随着道床厚度增大而增大,变化率随着道床厚度增加而减小;当整体道床厚度取0.4m时对应动力性能、减振效果和道床混凝土用量较为经济合理;从现阶段理论分析及线上检测可知,隔离式橡胶浮置板系统减振效果明显,施工及检修方案较为系统.     

小直径剪力钉抗剪性能试验研究

为研究小直径剪力钉的受力性能及破坏形式，按照某种组合结构的剪力钉内部参数（包括剪力钉间距、钢板厚度）设计并制作3组共6件小尺寸剪力钉进行推出试件试验，从而分析其破坏过程、抗剪承载力、滑移、剪力钉轴向应变等力学行为，并与不同规范计算得到的剪力钉抗剪承载力进行对比。结果表明：小直径推出试件破坏模式均为一侧剪力钉根部被剪断；剪力钉下侧混凝土出现细小裂纹；提高剪力钉焊接处钢板厚度会减小极限承载力时的滑移；试件平均单钉抗剪承载力为27.9 kN，欧洲规范计算值与试验值吻合较好。     

某型直线电机转向架用一系橡胶牵引节点优化设计

从某型直线电机转向架用进口橡胶弹性元件故障着手,对其进行了国产化研制,并研究和探讨了一系橡胶牵引节点不同结构的优缺点,分析和比较了天然橡胶与氯丁橡胶在高温70℃下疲劳特性,采用有限元分析软件对工作载荷下橡胶的应力应变进行模拟计算,设计了一种贴近式结构的牵引节点。该结构通过有限元分析,相比层叠结构橡胶应变降低了15%以上。同时进行了2种结构常温和高温下的疲劳试验验证,验证结果表明优化后产品的疲劳性能提高了3倍以上。     

城际铁路橡胶浮置板轨道动力特性理论试验研究

城际铁路沿线振动敏感区段多、减振要求较高，橡胶浮置板轨道以其良好的减振性能得到了广泛应用。为研究橡胶浮置板轨道结构动力学特性及其影响因素，建立车辆-橡胶浮置板轨道动力学模型，并开展室内落轴冲击试验，分别从理论与试验角度对橡胶浮置板轨道动力特性进行研究。主要结论如下：(1)橡胶浮置板轨道能够保证城际铁路平顺性要求，轨道结构位移、振动加速度等指标均满足标准要求；(2)城际铁路轨道振动基频在64 Hz附近，橡胶垫刚度越小，振动控制效果越好，刚度建议取0.019～0.042 N/mm³;(3)底座振动随车速呈线性增大，设计速度的提高对1～8 Hz及80 Hz以上振动有明显放大作用；(4)通过落轴试验证明，橡胶浮置板轨道在32～100 Hz频段内具有良好减振效果，可减小底座振动8 dB。     

磷酸镁水泥-硫铝酸盐水泥复合胶凝材料的抗冻性

为改善快硬磷酸镁水泥的抗冻性，分别掺入26%、30%、34%、38%、42%硫铝酸盐水泥替代过烧氧化镁，制得磷酸镁水泥-硫铝酸盐水泥复合胶凝材料砂浆试样。对冻融循环前后砂浆试样进行了质量损失率测试、抗压强度试验、抗折强度试验、孔隙率测试、扫描电子显微镜观察与能谱分析。结果表明：硫铝酸盐水泥掺量38%、冻融循环100次的砂浆试样质量损失率最小，密实度最大，孔隙率最小；硫铝酸盐水泥掺量34%、冻融循环100次的砂浆试样抗压强度和抗折强度均高于其他试样；掺入硫铝酸盐水泥后水化产物呈颗粒状，试样结构更致密，抗冻性能显著提升。     

基于ANSYS分析的盆式橡胶支座结构及性能研究

运用ANSYS有限元分析软件对盆式橡胶支座进行了全面的非线性接触有限元分析,并将分析结果与相关实验数据进行了比较.研究支座主要设计参数,如橡胶厚度、盆底厚度、盆环厚度对支座强度、刚度等性能的影响和变化规律.提出了盆式橡胶支座主要结构尺寸的合理选取范围的建议.     

有限元法在机车车辆橡胶元件设计中的应用

介绍了橡胶作为超弹性材料在改善机车车辆动力学方面的重要作用、橡胶的基本力学性能、应变能函数和有限元法常用的几种本构模型及其不同的应用范围;再列举了几种典型机车车辆用橡胶零件的有限元分析和产品试验结果对比情况,包括应力、应变、产品的疲劳性能、刚度性能等.通过对橡胶弹性元件的有限元分析计算经验的积累,同时与试验结果结合起来对分析结果进行适当修正,完全可以达到降低开发成本、提高效率的目的.     

键合层厚度对功率型LED器件热学性能的影响

分析了功率型LED热阻系统的构成，通过Flotherm软件对不同厚度的芯片键合层的功率型LED进行热分析，结果表明：芯片键合层厚度越小，器件的热阻越小，散热性能越好。因此，选用芯片键合层厚度对功率LED器件的热性能有着重大的影响。     

轨道交通弹性车轮轮箍承载特性研究

针对轮箍在运用过程中的疲劳失效问题，结合弹性车轮结构特点和承载原理，对轮箍的承载特性及相关影响因素进行系统研究，以提高轮箍的承载强度和弹性车轮运用安全性。为了精确分析弹性车轮轮箍在弹性支撑下的应力特性，基于有限元理论，建立了考虑橡胶块弹性离散支撑的轮箍承载特性参数化计算模型，对不同车轮刚度、轮箍厚度和车轮直径等结构参数下的轮箍应力状态分布、动态变形量、应力幅值等进行了研究。研究结果表明，在车轮运行过程中，轮箍内表面和外表面应力分布均呈“W”形变化趋势，其中内表面以拉应力为主，外表面以压应力为主；随着轮箍厚度、车轮刚度的增大，轮箍承载性能和安全性得到改善；但随着车轮直径的增大，轮箍的承载强度呈降低趋势，因此对于直径较大的弹性车轮应当适当增大车轮刚度及轮箍厚度，以确保轮箍的安全性能。文章的研究方法和结果为弹性车轮结构及性能优化提供了可靠的设计依据，为提高弹性车轮的运用安全可靠性提供了极强的指导作用和参考价值。     

桥墩泡沫铝基组合防撞装置耗能机理及缓冲效果

滚石灾害严重威胁山区铁路桥墩建设及运营安全。针对现有桥墩防撞装置存在缓冲效果差、不易安装修复等不足，开展防撞装置耗能机理及缓冲效果研究，提出采用具有优良耗能缓冲性能的泡沫铝和聚氨酯材料多层组合的防撞装置。结果表明：泡沫铝和聚氨酯材料均具有稳定的变形破坏模式和较长的应力平台区，可持续稳定地吸收能量；组合结构耗能效果与缓冲材料的厚度和密度分布相关，增加泡沫铝材料厚度和密度，组合结构吸能总量增幅较大，吸能效率和吸能稳定性受组合结构中的聚氨酯材料的影响较大；防撞装置缓冲材料按上层（表层）50 mm聚氨酯、下层（底层）50 mm泡沫铝的双层结构配置，防护效果最佳。     

填料对客运专线橡胶垫板性能的影响研究

通过测试客运专线垫板的拉伸强度、200%定伸应力、动静刚度比及电阻等性能参数,研究了几种无机填料与无机补强填料萨博菲并用比例对客运专线橡胶垫板性能的影响,并对萨博菲的补强机理进行了分析。研究结果表明,萨博菲由于颗粒尺寸是纳米级的,且为片状结构,在橡胶中分散好,应用于客运专线橡胶垫板中具有拉伸强度高、200%定伸应力大、压缩永久变形小、动静比低的优点,非常适合做橡胶垫板类产品;萨博菲与炭黑最佳比例为35∶75。     

混合悬浮电磁铁结构优化设计

相比其他悬浮模式，混合悬浮具有节能环保、快速高效等优势，是未来悬浮模式发展的重要方向之一。文中提出一种优化的混合悬浮电磁铁结构，利用等效磁路法对电—磁关系进行推导，通过ANSYS仿真分析不同钢板尺寸下的电磁场变化，综合理论和仿真结果，对钢板结构提出改进方案，并通过仿真对结构尺寸进行优化设计；根据某型磁浮列车的悬浮力要求，通过三维仿真对永磁体厚度等参数进行优化设计；最后利用试验台进行悬浮力试验，对比仿真和试验结果。结果表明，改进后的电磁铁能减小漏磁，与传统结构相比悬浮力增大约15%；仿真结果与试验结果接近且根据实例设计的电磁铁能满足各工况悬浮能力的要求。