高速磁浮列车绝对定位传感器的工程化设计与实现

本文对电磁悬浮型常导高速磁浮列车绝对定位传感器进行工程化设计研究。建立传感器的解析电磁学模型,并采用有限元仿真分析标志板的屏蔽特性,从而为线圈设计及传感器工作频率的选择提供依据。在此基础上,针对传感器的读码准确率、实时性和鲁棒性问题,对信号调理电路的动态特性及参数选择进行分析与设计,并基于有限状态机设计传感器的读码算法。试验表明本文所设计的传感器稳定可靠,可保证样车试验的长期顺利进行。该传感器同样适用于中低速磁浮列车,对于轮轨列车定位也有一定的参考价值。     

基于AMESim平台的轨道车辆空气弹簧系统气动力学仿真模型研究

基于热力学、流体力学和空气动力学理论,建立包括橡胶气囊、附加空气室、节流孔、差压阀和高度调整阀的空气弹簧系统气动力学微分方程组.在此基础上,基于AMESim平台建立轨道车辆的空气弹簧系统气动力学仿真模型,并以某动车组为例进行空气弹簧系统的静、动刚度仿真计算.将仿真计算结果与实测结果对比,验证了该模型能够很好反映实际空气弹簧的静态和动态特性.仿真计算结果表明:该模型解决了常规车辆动力学模型不能模拟空气弹簧刚度变化和高度调整阀在有些工况下会打开的问题,从而提高了车辆动力学仿真的计算精度.     

车辆技术研发的最新动向

介绍了日本铁道综合技术研究所以①提高安全性;②与环境协调;③低成本化;④提高方便性为工作目标,并且,按照以下3大支柱:①面向未来的研发;②实用技术的开发;③以基础研究来设定研发课题。描述了最近铁道车辆的研发趋势,运用仿真技术和计算机应用技术开展研究。例举了车辆技术研发中采用的多体动力学、碰撞现象的解析、硬件在环仿真(HILS)等实例及取得的成果。     

薄基岩采动岩体裂隙发育模型试验及颗粒流数值模拟

为了对薄基岩条件下煤矿安全开采做出评价,采用工程地质力学模型与数值模型的方法对某煤矿区典型薄基岩条件下开采进行模拟。结果显示采动诱发的导水裂隙带可以很快波及上覆含水层。导水裂隙带整体呈马鞍形,这与传统的“上三带”理论相吻合。首次采用颗粒流数值模拟方法进行模拟,结果与工程地质力学模型结果相似,验证了该数值模型的有效性。     

单元双块式无砟轨道支承层假缝设置优化

单元双块式无砟轨道支承层假缝与道床板伸缩缝对齐设置能够有效引导支承层裂缝发展,但伸缩缝位置轨道结构竖向抗弯刚度较小,列车通过时基床应力应变幅值较大,且在多雨潮湿环境中,雨水等杂物易侵入下部基础,破坏结构稳定.针对支承层假缝与道床板伸缩缝对齐设置存在的缺点和不足,对支承层假缝设计进行优化:伸缩缝位置支承层上表层铺设一定长度的土工布,土工布中心线与伸缩缝中心线重合,土工布两侧支承层分别切割深度为支承层厚度1/3的假缝.土工布的铺设使得板端形成一定长度的分层隔离区,通过对不同长度隔离区设计方案在温度、温度梯度或列车荷载等作用下的响应分析,并结合现场施工经验,发现隔离区长度在800～1 000 mm或1400～1 600mm时结构性能良好.综合考虑,土工布铺设长度选为1 720 mm.     

地聚物稳定再生沥青混合料力学性能研究

将地聚物应用于路面冷再生,通过替代常规胶结剂(水泥、沥青、二灰等)对再生沥青路面(RAP)材料进行稳定研究,并对地聚物稳定RAP材料的无侧限抗压强度和模量等力学性能进行研究。研究发现:地聚物作为新型胶结材料可以有效稳定RAP,满足基层强度的要求;地聚物稳定RAP强度不会随着碱液/粉煤灰比率的增加而持续增大,在比率为0.4时达到最大值;稳定后材料的单轴压缩模量与无侧限抗压强度具有很强的线性关系,并且线性关系的拟合趋势线通过原点;不同碱液/粉煤灰比率下的单轴压缩弹性模量与无侧限抗压强度的线性关系也很明显,比例系数可认为基本保持不变;地聚物稳定后的RAP回弹模量较未稳定的RAP有很大提高;回弹模量随围压的增大而增大,是由于稳定再生材料随着约束的增加而变得更致密;材料的偏应力变化比较剧烈,随着材料密度和强度的增加,偏应力对回弹模量的影响变得比较平缓;地聚物稳定RAP材料的回弹模量使用体应力模型和三参数模型进行拟合均有很好的效果,两者拟合效果相近,体应力模型形式更简单,并且使用三参数模型时数据分散度有限,因此推荐使用体应力模型。体应力模型在沥青老化程度较高适合使用,因为此时旧沥青混合料的性质更接近普通集料,使得地聚物稳定材料的剪应力和剪应变较小。     

一种含内部结构的水下圆柱壳振动声辐射计算方法

为解决含内部结构的水下圆柱壳振动声辐射快速预报问题,提出一种解析-数值混合方法.将整个结构分为水下圆柱壳和内部结构两部分,采用轴对称边界元法得到圆柱壳表面声阻抗,结合Flügge壳体理论,建立水下圆柱壳的数理模型;采用有限元法建立内部结构的动力学模型.根据圆柱壳与内部结构接触点的位移协调和内力平衡条件,建立整个结构的动力学方程,求解方程得到壳体表面振动速度,再采用边界元法得到声场中任意一点的辐射声压.通过与数值软件计算结果对比,验证了本文方法的正确性.本文方法在改变内部结构进行多方案对比分析时具有显著的计算速度优势.     

桩基非对称局部冲刷条件下土体应力变化解析解

传统桩基局部冲刷坑模型主要采用对称形态的坑体来分析,然而实际问题中局部冲刷坑体常为非对称,这使得桩基处于更不利的状态。评价桩基承载力的关键之一是合理计算冲刷坑造成的土体应力状态变化。而对于桩周形成非对称冲刷坑时土体应力变化,目前仍然没有较为完善和严格的理论分析方法。针对该问题,根据已有试验得到的非对称局部冲刷坑形态,提出非对称冲刷坑内土体应力计算的平面应变简化模型;并基于弗拉曼解在半无限空间中的应用,将冲刷坑以上土体看做荷载并引起土体内应力重分布,得到非对称冲刷坑下土体应力分布计算的平面应变解析解。通过有限元中的"生死单元法"模拟非对称局部冲刷坑的形成过程,并将有限元得到的冲刷坑内土体应力结果与解析解计算结果进行对比,验证解析解的正确性。随后基于该方法考虑桩尺寸的影响,得到非对称局部冲刷坑形成后桩周土体的垂直及水平有效应力计算方法,并与有限元计算结果进行了对比。结果表明：在考虑桩尺寸时,解析解计算结果略保守。在此基础之上,对非对称冲刷坑参数的敏感性进行分析,指出桩上、下游侧冲刷深度差值对桩周土体的应力影响较大,得到了非对称冲刷坑下桩周土体的垂直有效应力及水平有效应力差的变化规律,研究结果可为工程设计提供参考。     

带护套的高速永磁同步电动机转子涡流损耗及其径向分布解析模型

本文提出一种针对带有护套的高速永磁同步电机转子涡流损耗及其径向分布的解析模型.模型基于子域法将护套和永磁体子域径向分域,通过计算每个细分区域产生的涡流损耗进而得到转子涡流损耗的径向分布.为提高模型的计算精度,通过扩散方程和磁导模型分别考虑了涡流反作用和定子开槽的影响.利用该解析模型计算了不同气隙长度,不同护套材料及其厚度对转子涡流损耗的影响.最后采用有限元的方法对解析模型进行验证,证明解析模型的正确性.