基于车轮磨耗寿命预测的轨道参数研究

为研究轨道参数对车轮磨耗寿命的影响,以C80型货车为例在SIMPACK软件中建立车辆-轨道动力学模型,利用傅里叶逆变换将轨道不平顺的功率谱密度从频域转换为时域;基于半赫兹接触理论、FASTSIM算法和Zobory磨耗模型在MATLAB中编制车轮磨耗仿真程序,分析轨道曲线半径、轨距、钢轨轨底坡、钢轨型面、轨道不平顺和轮轨摩擦因数对车轮磨耗的影响。计算结果表明:曲线半径从400 m增加到2 000 m后,段修磨耗寿命增加5.1倍;轮缘磨耗减小13.4倍;当轨距从1 430 mm增加到1 435 mm和1 440 mm时,磨耗寿命分别增加了12.6%和27.5%;轨底坡从1/20减小为1/30,1/40和1/50时,段修磨耗寿命分别增加3.7%,7.4%和6.9%;采用CN75钢轨和UIC60时的磨耗寿命较CN60钢轨分别增加20.1%和13.9%;五级谱、六级谱和三大干线谱时磨耗寿命较四级谱时分别增加21.4%,35.9%和26.0%;轮轨摩擦系数为0.25、0.4和0.55时,磨耗寿命较摩擦因数为0.1分别减少24.2%,24.8%和22.3%。     

基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.     

高速铁路钢轨打磨关键技术研究

根据我国高速铁路上运行车辆的车轮型面设计钢轨的预打磨轨头廓面.按照该预打磨轨头廓面对钢轨进行预打磨,可有效改善轮轨的接触状态.给出了适用于不同车轮型面的钢轨预打磨深度理论设计值以及适用于LMA和S1002G车轮型面的钢轨预打磨轨头廓面.关于预打磨后的实际轨头廓面与预打磨设计廓面的误差,在轨距角部位应控制在-0.1～0.3 mm范围内.建议我国高速铁路的钢轨打磨周期为每30～50 Mt通过总重打磨1次,对于无砟轨道取上限,有砟轨道取下限;关于60kg·m-1钢轨的预打磨深度,在轨距角部位应达到0.8～1.5 mm,在主要轮轨接触部位应大于0.3 mm;钢轨打磨后的表面粗糙度应小于10μm;采用48磨头打磨车时应打磨3～4遍,采用96磨头打磨车时应打磨2遍.     

发动机活塞周边零件的测试技术

发动机内部的滑动表面受多种因素制约,目前,这类滑动面多数达不到设计阶段所要求的条件。为此,在进行发动机内部滑动面分析时需要掌握滑动条件,并对零部件滑动面进行测试。而且,在确认对滑动表面采取对策后取得的效果时,需再次进行单独的测试。介绍了用于发动机活塞周边零件滑动面的各种测试方法,描述了滑动面形状测试、滑动速度及零件温度等测试方法。此外,还介绍了在活塞周边零部件润滑状态分析中使用的测试技术,探讨了摩擦力、油膜厚度、油膜压力、磨损量等测试技术。     

铁道车辆承载吸能结构优化研究

为得到具有理想耐撞性能的铁道车辆承载吸能结构,分别基于多项式响应面法的二次响应面模型、四次响应面模型和Kriging法的响应面模型等3种代理模型,构造承载吸能结构的比吸能SEA及比吸能与撞击力峰值之比REAF关于设计参数的二次、四次和Kriging法响应曲面,结合遗传算法整体寻优分别得到这3种代理模型的SEA和REAF的最优值.对比分析结果表明:Kriging法响应面模型的拟合精度高于多项式的二次和四次响应面模型,四次响应面模型的拟合精度次之;但是Kriging法响应面模型拟合曲面没有多项式响应面模型的光滑,其原因是Kriging模型采用的局部插值方法虽能提高模型拟合精度、却不利于降低模型拟合过程中的数字噪声;整车车体碰撞仿真表明,承载吸能结构优化后的整车车体具有更好的耐撞性能.     

纤维增强聚合物改性沥青混合料路用性能研究

为弥补单一外掺剂改性沥青混合料的不足,以聚酯纤维和热塑性树脂为主要原料,制备一种新型复合改性材料纤维增强聚合物(FRMP)。通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验和弯曲疲劳试验研究不同掺量FRMP对沥青混合料路用性能的影响,并与聚酯纤维和SBS对比。结果表明:加入外掺剂提升了沥青混合料的路用性能,相比聚酯纤维改性和SBS改性,通过FRMP复合改性的效果更明显,并且随着FRMP掺量增加,沥青混合料的高温稳定性和抗疲劳性能不断增强,低温性能和水稳定性先升高后降低、于0.3%掺量时达到峰值。     

节地型中央分隔带混凝土护栏的研究

为降低北方山区高速公路建设成本,同时保证中央分隔带混凝土护栏的安全防护性能,依托河北太行山高速公路,考虑到北方山区的特殊自然条件以及该高速公路的交通流特征等,对不同坡面型式混凝土护栏的优缺点进行了综合分析,选取最佳坡面型式并对其进行了优化,然后通过计算选取了护栏受碰撞后最易发生破坏的截面,并对该截面的配筋进行安全校核;以库伦理论建立了数学计算模型,计算护栏基础的抗倾覆能力;最后通过计算机仿真技术对护栏进行了碰撞模拟仿真。研究表明:加强型坡面型式的混凝土护栏更适用于北方山区高速公路,护栏坡面型式优化后制作、安装更便捷,且不易开裂;护栏底部泄水槽的设计取消了路中排水沟的设置,降低了公路建设宽度,减少公路建设成本;护栏危险截面处混凝土层碰撞后可能发生开裂,但钢筋不会发生断裂;护栏的抗倾覆力满足防护要求,且公路基础不会发生破坏;计算机仿真结果显示该护栏的防护能力达到了SAm级。     

既有桥梁U肋增补内焊对沥青铺装层的温度影响试验

U肋双面焊可显著提高钢桥面板U肋与顶板焊接细节的抗疲劳性能。为研究U肋增补内焊时产生的热量对既有桥梁的沥青铺装层的影响,制作了4个典型板厚的节段模型,通过数值模拟和试验测试得出了U肋内角增补焊接产生的温度场分布,分析了温度场随板厚的变化规律,论证了U肋增补内焊对沥青铺装层的安全性影响。试验测试数据和检测结果表明,既有桥梁U肋增补内焊技术不会对沥青铺装层产生明显损伤。这种技术为国内众多存在U肋疲劳开裂病害的既有桥梁提供了一种可能的补强方案。     

养生作用对硫沥青性能影响分析

硫磺部分替代传统石油沥青用于道路工程建设可减少石油沥青用量,降低施工能源消耗,促进工业废渣中硫磺的回收利用,具有较高的经济和环保价值。为探究硫磺掺量（质量分数）及养生作用对硫沥青（SEA）性能的影响,采用差示扫描量热仪（DSC）验证硫沥青中硫磺的重结晶现象,对养生前后硫沥青的基本物理性能和黏度进行分析,并采用动态剪切流变仪（DSR）和弯曲梁流变仪（BBR）对养生前后硫沥青的流变特性和疲劳性能进行评价,最后借助荧光显微镜（FM）观察养生前、后硫磺在沥青中的微观分布特性。研究结果表明：养生后高硫磺掺量的硫沥青DSC曲线出现吸热峰,硫沥青（特别是高硫磺掺量下）的劲度有所增加,因此对硫沥青进行养生使其性能稳定后再进行相关性能评价更具现实意义;硫磺掺量较低（≤ 10%）时,硫磺主要以溶解硫的形式存在于沥青中起到软化沥青的作用,因此沥青的低温变形能力有所改善,但其高温抗变形能力有所降低;当硫磺掺量较高（≥ 35%）时,硫磺主要以重结晶的形式悬浮在沥青中使沥青变硬,在增加沥青高温抗变形能力的同时也牺牲了其低温抗裂能力;硫磺掺量较低时,硫沥青黏度随着硫磺掺量的增加而降低;硫磺掺量较高时,硫沥青90℃和105℃黏度随着硫磺掺量的增加而增加,但硫沥青120℃和135℃黏度相差不大,同时硫磺加入最高可降低沥青的施工温度达20℃;线性振幅扫描（LAS）试验结果表明,养生后的硫沥青疲劳寿命比基质沥青长,其中35%硫沥青疲劳性能最佳;硫磺掺量进一步增加,硫沥青疲劳寿命缩短至与基质沥青相近;FM分析表明,硫磺掺量不高于5%时,硫磺全部溶解于沥青中,且养生后硫磺未重结晶,相应硫沥青无荧光性;硫磺掺量高于5%时,硫磺在沥青中分布均匀,养生后10%硫沥青中硫晶斑尺寸和面积显著增大,高硫磺掺量硫沥青中硫晶斑面积仅略有增加。     

基于盲孔法的水下承压结构残余应力测试研究

对盲孔法测残余应力中的等轴三角应变花应变释放系数进行有限元标定和塑性修正,得到了塑性修正后的应变释放系数;采用盲孔法对高强度钢水下承压结构典型部位的焊接残余应力进行测量,根据测试得到各测点的释放应变值,结合修正后的应变释放系数计算得到了水下承压结构典型测点的残余应力值。结果表明,水下承压结构焊缝附近纵向残余应力可达0.5倍屈服极限,周向残余应力可达0.4倍屈服极限。