高速列车波浪形受电弓弓头的气动特性数值研究

以高速列车受电弓弓头为研究对象,应用Fluent软件对弓头气动特性进行数值模拟,对受电弓弓头结构进行优化,提出了下表面波浪形新型弓头结构,探究弓头下表面结构对气动特性的影响。首先,以方柱绕流为研究对象进行湍流模型验证,结果表明使用Transition SST湍流模型对弓头二维模型进行数值仿真是可行的。其次,以CX-NG型受电弓为基础建立了传统方形弓头模型,对其进行模拟计算。最后,对受电弓弓头进行下表面结构改形设计,将下半部分外形优化为凹、凸波浪形。在不同速度下,建立弓头周围流场的速度与压力云图,将凹、凸形弓头与传统方形弓头进行气动特性对比,分析不同外形结构对流场的影响。对比分析发现,使用凸形受电弓弓头能够达到较好的减阻效果。在3种列车运行速度下,阻力系数C_d分别减少了10.26%、11.23%、12.69%。     

预折叠蜂窝结构吸能特性仿真研究

通过引入周期性预折叠单元,提出一种新型蜂窝结构。建立了新型蜂窝结构有限元模型,采用显式动力学软件LS-DYNA对结构进行轴向压缩模拟,获得结构压缩响应与变形模式。结果表明：与传统结构相比,优化后的新型蜂窝结构其初始峰值力(PCF)下降24.9%,比吸能(SEA)提高12.6%,平均压溃力效率(CFE)提升40.9%,将周期性预折叠单元引入蜂窝结构中可有效改善传统蜂窝结构耐撞性能。     

面向装配和维修的动车组大模型实时可视化技术

针对动车组大模型实时绘制困难的问题,提出一种基于零件包围盒中心点的LOD自动生成方法与一种基于面向装配和维修重要性的实时自适应绘制方法.通过保留CAD装配树信息,以零件包围盒中心点为LOD中心点转换CAD大模型为虚拟装配、虚拟维修LOD模型,实现了大模型的LOD绘制.在上述LOD模型基础上,根据装配、维修对象的重要性,动态地调整LOD分辨率等级,实现了LOD实时自适应绘制.实验结果表明:采用文中方法生成的大型模型能完整保留CAD装配树,并可在普通计算机上实现实时的自适应绘制.     

连续体结构拓扑优化探讨与应用

以连续体结构为研究对象,对拓扑优化的插值方法、求解算法等进行了简单的探讨,将变密度法和优化准则法成功的应用到连续体结构的拓扑优化设计中.应用变密度法建立结构的拓扑优化数学模型减少了设计变量的数量;采用最优化准则法进行求解提高了计算效率.最后计算并讨论了双工况梁和MBB梁的拓扑结构模拟,取得了较理想的拓扑结果,达到了增强刚度、减轻结构质量的目的.     

面向气动性能的高速列车头型多目标优化设计

将气动阻力和气动升力作为优化目标,对高速列车头尾几何外形进行多目标优化设计.选取列车头尾横向、纵向、垂向三个方向共8组节点位置作为设计变量,利用网格变形技术得到需要进行仿真的样本.采用Fluent软件对3节编组高速列车在明线上运行的周围流场进行仿真计算,并得到其气动阻力和气动升力特性.通过响应面方法构造这两种气动特性对设计变量的响应关系,对其进行多目标优化设计得到优化后的列车外形,其气动阻力降低13.66％,且气动升力有效减小至1.46 N.     

基于有限元法的重载敞车端墙动压力分布规律研究

以重载敞车车体为研究对象,基于TB/T1335-1996、美国AAR标准以及边界非线性有限元法对比分析了车体端墙静压力分布规律,基于有限元法的端墙静压力数值与TB/T1335-1996中第一工况的端墙压力数值接近,且端墙底部有压力松弛现象与试验结果一致.依据车辆冲击试验规定,利用大变形碰撞非线性有限元法进行了重载敞车与...     

高速动车组服役性能与钢轨廓形匹配适应性研究

动车组在高速铁路不同线路区段上经常出现异常振动问题，为研究动车组服役性能与钢轨廓形匹配的适应性，在不同高速铁路直线及大曲线区段选择200多个典型钢轨断面进行钢轨廓形跟踪测试，得到钢轨廓形偏差分布规律；分析不同偏差钢轨廓形分别与新轮、磨耗车轮匹配时的等效锥度、动车组动力学性能及轮对、构架、车体时频振动特性。结果表明：偏差在-0.2～0.3 mm范围的钢轨廓形占比约34%;与LMa新轮匹配，等效锥度基本保持在0.03,动车组各项动力学性能指标优良；与磨耗车轮匹配，随着钢轨廓形偏差由-0.4 mm增加到0.8 mm,名义等效锥度逐渐由小于0.01增加到0.3,当钢轨廓形偏差大于0.6 mm时，构架横向振动加速度等指标明显增大，动车组动力学性能和运行品质劣化，动车组对于线路的适应性下降。