The results of the pantograph–catenary interaction benchmark

This paper describes the results of a voluntary benchmark initiative concerning the simulation of pantograph–catenary interaction, which was proposed and coordinated by Politecnico di Milano and participated by 10 research institutions established in 9 different countries across Europe and Asia. The aims of the benchmark are to assess the dispersion of results on the same simulation study cases, to demonstrate the accuracy of numerical methodologies and simulation models and to identify the best suited modelling approaches to study pantograph–catenary interaction. One static and three dynamic simulation cases were defined for a non-existing but realistic high-speed pantograph–catenary couple. These cases were run using 10 of the major simulation codes presently in use for the study of pantograph–catenary interaction, and the results are presented and critically discussed here. All input data required to run the study cases are also provided, allowing the use of this benchmark as a term of comparison for other simulation codes.     

混合动力汽车行星耦合传动系统的图论建模及动力学分析

建立了混合动力汽车行星耦合传动系统的图论模型。采用行星耦合机构邻接矩阵和构件邻接矩阵的组合来描述图论模型,并根据邻接矩阵输出编码来判断传动系统的同构方案。在考虑行星耦合机构和各构件的转动惯量的基础上,基于图论模型分别对单、双排行星耦合机构传动系统进行运动学和动力学分析,为后续性能分析和传动方案优选奠定了基础。     

重载汽车-路面-路基垂向耦合动力学模型

为了研究路面不平度激励下移动重载汽车、路面结构和路基的动力相互作用,将重载汽车简化为由弹簧和阻尼器并联的匀速移动多自由度刚体模型,面层简化为离散基层块体支撑的带内部阻尼连续薄板模型,基层简化为支撑于粘弹性路基上的离散块体模型,并采用Wilson-θ法对建立的重载汽车-路面-路基垂向耦合动力学模型求解,同时验证模型的可靠性.研究结果表明:移动重载汽车产生的动力效应显著,五轴汽车产生的轮胎接地力和路面动位移最大,随着后轴轴重的增加,轮胎接地力和路面位移呈线性增加;随着行车速度增加,轮胎接地力峰值和路面动位移峰值增加,但路面动位移均值变化较小;路面不平度等级由A级降为D级时,轮胎接地力放大倍数增大了1倍多,且路面动位移峰值增幅达72％;路基刚度对轮胎接地力影响较小,但路面位移的影响则较为显著.     

喷水推进轴流泵三元水力设计

基于环量的三元设计方法和计算流体动力学,研究了叶片数、叶片流向环量中心位置与叶片出口边环量对叶轮性能的影响,分析了导叶进口边和出口边环量对喷水推进轴流泵性能的影响,通过合理地控制这些因素,设计了一种效率高、空化性能好的喷水推进轴流泵。在流量为56.2m3·s-1时,泵的扬程为35.9m,功率为21 465kW,效率为92.3%,可见,设计泵的性能优良,效率高。研究结果表明:增加叶片数能够有效减小单叶片转矩,当叶片数从5个增加到7个时,单叶片转矩减小了21%;叶片环量中心靠近出口边,有利于提高叶轮的空化性能,当环量中心从叶片弦长的0.3处移动到0.7处时,叶轮吸力面空化面积减小80%;叶轮出口边环量斜率会影响叶轮效率,当斜率分别为0.8、1.0和1.2时,叶轮效率逐步提高;当出口边环量从0.40增加到0.50时,叶轮的扬程和功率近似线性增加,扬程增加19.9%,功率增加19.5%;随着导叶进口边环量与出口边环量的比值的增大,泵效率先增大后减小,当比值为0.93时,泵的效率最高;导叶出口边环量分布会影响泵的效率、出口不均匀度和出口周向动能,当导叶出口边环量为-0.05时,泵的效率最高,出口不均匀度和出口周向动能最小。     

喷水推进轴流泵主体设计及性能分析

针对喷水推进轴流泵流道设计、轴流泵叶轮和导叶体设计进行计算研究,运用CAD软件进行了轴流泵建模设计,利用CFD软件求解了轴流式喷水推进泵内的流场,得出了喷泵的水力性能及内部流场的流动情况,直观地检验了喷泵设计的合理性和可行性,研究结果和结论可为喷水推进装置的整体化设计提供参考.     

刚度激励对机车齿轮传动系统固有特性的影响

以机车齿轮传动系统为研究对象,建立考虑时变啮合刚度的多自由度扭转振动模型,计算机车传动齿轮的啮合刚度并进行Fourier级数变换,将变换后的啮合刚度分别取一次谐波到六次谐波,模拟得到机车传动齿轮时变啮合刚度拟合函数曲线.采用四阶变步长Runge-Kutta数值方法对机车齿轮系统振动微分方程进行求解,分析得到不同啮合刚度对机车齿轮传动系统固有特性的影响,研究表明:随着啮合刚度的增加,齿轮系统的振幅增大,同时系统低频部分的固有频率减小,高频部分的固有频率增大.     

缆绳非线性刚度对深海系泊系统的影响

聚酯缆绳因其质轻、无腐蚀而多用于深海系泊系统。聚酯缆绳的材料非线性决定了在实际工程应用中,轴向刚度表现为非线性特性。针对此特性,以动态时域方法分析聚酯缆绳的数值模型,在风、浪、流的环境载荷作用下,考虑FPSO的耦合作用,对比轴向线性刚度与轴向非线性刚度下的船体运动响应和聚酯缆绳的张力。结果表明,非线性刚度更能准确描述船体真实运动及缆绳的张力变化,对以后优化锚泊系统的设计有着重要的意义。     

某新型舰炮武器维修保障方案评价与优化

针对舰炮武器保障方案评价问题,根据舰炮武器维修保障方案的内涵,建立了基于系统动力学理论的舰炮武器维修保障系统评价模型,并以某新型舰炮武器基地级维修保障备选方案为例,对其进行基本模拟及政策模拟,确定最优方案,并对方案中维修保障能力对不同保障资源的敏感度进行了分析,明确最优保障方案的主要改进方向,辅助决策者进行决策。     

翼身融合水下滑翔机运动仿真分析

针对回转体形状的水下滑翔机浅海水域滑翔能力弱的问题,以翼身融合水下滑翔机为研究对象,对其进行垂直面动力学模型的建立,并采用MATLAB/Simulink搭建运动模型仿真系统进行开环运动响应研究,分析执行机构的调节速度、浮力调节机构布局方式对水下滑翔机运动性能的影响,得到有利于浅海水域滑翔作业的解决方案;研究水下滑翔机系统输入对运动响应参数的影响程度和定量关系,分析水下滑翔机翼身融合水下滑翔机滑翔比与运动角度关系,得到小角度滑翔可充分利用大滑翔比优势适应浅海水域滑翔作业的结论。     

Evaluation of ultimate strength of stiffened panels under longitudinal thrust

A series of collapse analyses is performed applying nonlinear FEM on stiffened panels subjected to longitudinal thrust. MSC.Marc is used. Numbers, types and sizes of stiffeners are varied and so slenderness ratio as well as aspect ratio of local panels partitioned by stiffeners keeping the spacing between adjacent longitudinal stiffeners the same. Initial deflection of a thin-horse mode is imposed on local panels and that of flexural buckling and tripping modes on stiffeners to represent actual initial deflection in stiffened panels in ship structures. On the basis of the calculated results, buckling/plastic collapse behaviour of stiffened panels under longitudinal thrust is investigated. The calculated ultimate strength are compared with those obtained by applying several existing methods such as CSR for bulk carriers and PULS. Simple formulas for stiffened panels, of which collapse is dominated fundamentally by the collapse of local panels between longitudinal stiffeners, are also examined if they accurately estimate the ultimate strength. Through comparison of the estimated results with the FEM results, it has been concluded that PULS and modified FYH formulas fundamentally give good estimation of the ultimate strength of stiffened panels under longitudinal thrust.