基于真实铁路振动环境的车载印制电路板可靠性分析

以我国西北地区铁路运输环境真实振动数据为基础,利用不同频率、幅值与相位的谐波叠加方法生成随机振动信号。采用理论分析方法,建立谐波相位影响随机振动的功率谱密度、峭度和偏离度的数学模型,进而根据该模型,编制Matlab程序对真实非高斯振动环境的时域信号进行数字模拟。利用ANSYS软件建立车载印制电路板（PCB ）的3D有限元模型,通过静力分析、模态分析验证有限元模型的正确性、合理性,同时根据结果对比,对有限元模型进行修正,保证获得较为准确的PCB有限元模型。最后,根据非高斯随机振动模拟结果和车载 PCB有限元模型,分析PCB的响应,根据材料的S‐N曲线、雨流计数法和Palmgren‐Miner准则,通过FE‐SAFE软件预测车载PCB在真实非高斯随机振动条件下的疲劳寿命。     

10％低地板车体铰接式有轨电车疲劳性能研究

由于100%低地板有轨电车车辆结构特点,目前动车组及地铁列车采用的疲劳计算方法较难应用于低地板车辆疲劳分析.通过对某市100%低地板有轨电车实际运营工况进行分析,结合标准EN12663:2014及标准VDV152,总结了适用于低地板有轨电车疲劳分析工况,并采用德国标准DVS1612:2014对其进行疲劳性能分析.计算结果表明,该有轨电车焊缝区域最大利用系数为0.969,母材最大利用系数为0.895,疲劳性能满足标准要求.     

钢桥面板顶板与纵肋连接焊根位置疲劳损伤特征

针对闭口肋正交异性钢桥面板顶板焊根处疲劳裂纹处于纵肋内部, 不易发现与危害大等问题, 根据所处位置的不同, 将顶板焊根疲劳细节分为横隔板节间内(RD细节) 和跨横隔板截面(RDF细节) 2种类型, 采用有限元方法分析了2种细节的应力影响面, 考虑了轮迹横向概率分布、多轴轮载作用以及铺装与桥面板相互作用等影响, 研究了2种细节的疲劳损伤特征。分析结果表明: 当轮载作用于目标细节正上方时为最不利状态, 纵桥向轮载中心移至目标细节前后0.6m范围内应力较大, 横桥向2种细节的轮载影响均在1.0m范围内; 考虑轮迹横向分布影响, 简化计算时, RD、RDF细节的等效应力幅横向折减系数可以分别取0.92、0.96;在双、三联轴作用下, RD细节的损伤度分别是单轴荷载的2.10、3.21倍, 若近似采用单轴叠加, 所得损伤度可能偏于不安全, 建议寿命评估时考虑车辆类型影响; 计入铺装与桥面板相互作用后, 细节处应力幅明显降低, 顶板厚度为12mm的铺装模型焊根处应力幅几乎与16mm厚的钢桥面板相当, 且降低程度随铺装弹性模量的增大而增大; 对于45°扩散角简化铺装扩散模型, 当顶板厚度不小于16mm时, 其应力幅小于同时考虑铺装扩散作用与铺装刚度贡献的实体模型, 且差值随顶板厚度的增加而增大, 简化时需要考虑其适用范围, 否则会偏于不安全; 当顶板厚度为18mm且考虑铺装作用时, 2种细节疲劳寿命满足设计使用寿命要求, RDF细节疲劳寿命约为RD细节的67%, 较为不利。      

预制钢-混组合桥面板组装式连接静力及疲劳性能试验

桥梁建造由装配化向组装化的转换是未来桥梁工程发展的方向,钢-混组合桥梁是一种与工业化、组装化高度契合的结构形式;活性粉末混凝土等超高性能水泥基材料的应用为钢-混组合结构桥梁的轻型化和组装化提供了新的契机与挑战。提出基于高弹模和高韧性混凝土-粗骨料活性粉末混凝土的预制桥面板及板间组装式连接结构（CSL）,从而减轻结构自重、改善预制桥面板间的连接性能,实现桥梁结构的组装化作业,提升桥梁的建造质量和速度。通过四点弯曲试验考察预制粗骨料活性粉末混凝土桥面板及其干式连接结构的结构行为,分析加载全过程挠度的发展特点,探明极限承载能力及疲劳性能。静力试验结果表明：通过CSL连接而成的桥面板具有优异的变形能力和弯曲韧性,破坏均发生在粗骨料活性粉末混凝土板内,CSL的抗弯极限承载力高于粗骨料活性粉末混凝土桥面板;CSL的钢混连接面处弯曲初裂应力值不小于9.0 MPa,接近粗骨料活性粉末混凝土的弯曲初裂应力,并具有良好的裂缝约束能力。疲劳试验结果表明：CSL中的钢结构应力幅较小,经过800万次疲劳加载后,CSL连接桥面板未发生疲劳破坏,桥面板间连接焊缝应力幅仅26.8 MPa,不会出现疲劳破坏;CSL中的预加力对连接结构的静动力性能具有重要影响。     

钢桥面板纵肋与横隔板连接位置疲劳损伤特征

纵肋与横隔板连接是控制钢桥面板耐久性的关键构造细节,其在轮载作用下应力传递复杂,构造设计不当极易引起疲劳裂纹。目前常规式纵肋与横隔板连接在运营过程中可能发生的疲劳裂纹形式有横隔板弧形开孔裂纹、焊缝端部横隔板裂纹、焊缝端部纵肋水平裂纹或竖向裂纹,针对常规式连接的不足,设计上进一步提出内肋式和无缝式2种构造类型。采用有限元方法,以纵肋与横隔板连接可能出现裂纹的4类细节为对象,基于应力影响面分析,讨论了车辆轮载移动对各细节局部受力的影响,研究了常规式、内肋式和无缝式3种构造类型的疲劳损伤特征。结果表明：轮载作用下4类细节的局部效应非常显著,纵向影响区域约在3道横隔板之间,横向影响区域约在2个纵肋范围;考虑轮迹横向概率分布,各细节应力幅横向折减系数在0.94~0.97范围内。常规式连接弧形开孔细节应力幅最大,主要受面内变形控制,纵肋壁板水平细节次之,表现出明显的面外弯曲特性。与常规式连接相比,内肋式连接纵肋壁板水平细节和竖向细节最大应力幅分别降低28%和29%,减缓了纵肋在焊缝端部的应力集中程度。无缝式连接可能的疲劳破坏形式减少为横隔板焊趾开裂和纵肋壁板焊趾开裂2类,分析发现这2类细节均主要处于受压状态。常规式连接疲劳寿命预估为41.2年,纵肋壁板出现水平裂纹导致疲劳破坏的可能性较大;内肋式连接疲劳寿命由横隔板弧形开孔细节控制,较常规式连接提高58%;无缝式连接疲劳寿命预估为85.3年,较常规式和内肋式连接分别提高107%和31%,且两细节寿命相近,从全寿命设计角度考虑该构造更为合理。     

公路车-桥耦合振动的理论和应用研究进展

为了推动公路车-桥耦合振动理论的发展和仿真技术的广泛应用,从公路车-桥耦合振动理论研究和应用研究2个方面系统性梳理了公路车-桥耦合振动相关领域的学术研究现况、既有研究成果、发展前景、存在的问题和对策。理论研究方面,系统总结了车-桥耦合振动研究中车-桥、桥梁、路面不平整度等参数的数学模型和车-桥耦合时变系统动力学方程的数值解法。基于调研和分析发现,经过国内外学者长期的努力,车-桥系统数值模型已经可以越来越真实地模拟实际车辆、桥梁以及路面不平整度等其他条件因素。在未来的研究中应持续改进有限元建模技术和优化数值算法,以进一步提高车-桥耦合振动仿真分析的精度和效率,扩展其应用范围。应用研究方面,以桥梁动力冲击系数、桥梁疲劳分析、桥梁结构损伤识别、桥梁振动控制、桥上行车舒适性以及桥上车辆荷载动态识别等6个问题为例,综述了车-桥耦合振动仿真技术在桥梁安全相关研究领域的应用现状,并对目前研究仍存在的局限和后续的研究方向进行了初步探讨。研究表明,车-桥耦合振动仿真技术已成为众多相关研究领域内的重要研究方法,在部分研究领域已展现了良好的应用前景。后续研究中,一方面应针对具体问题的特点改进车-桥耦合振动模型的适用性和计算精度,另一方面应针对具体研究问题进一步完善相关理论,并从工程实用性角度提出新的或改进的技术和方法。     

高分子抗裂贴抗裂性能研究及疲劳寿命预估

延缓裂缝反射是旧水泥砼路面"白改黑"工程中的重要问题之一.文中通过室内疲劳试验,结合扩展有限元(XFEM)模拟动态裂纹扩展,研究高分子抗裂贴的抗裂性能、裂纹扩展规律及力学阻裂机理,预估加铺结构的疲劳寿命.结果表明,高分子抗裂贴抗裂性能优秀,其加筋作用对初裂后延缓裂纹扩展效果明显,抵抗张拉型反射裂缝的效果优于剪切型;普通...     

燃料电池城市客车储氢瓶疲劳分析

为分析某燃料电池城市客车储氢瓶因悬置安装集成阀引起的瓶口附近疲劳问题,对储氢瓶模态和实车运行时的车顶加速度进行了测试,并导出了振动试验台重现振动所需的疲劳评价谱.利用该评价谱在振动试验台上对储氢瓶进行激振,测试储氢瓶瓶口在各种评价谱下的动态应力,并根据多轴疲劳理论分析了储氢瓶的疲劳特性.结果表明,该储氢瓶瓶口的疲劳强度在可接受的区域内,集成阀的振动不是储氢瓶瓶口疲劳的决定因素.     

中面层沥青混合料改性前后疲劳性能对比研究

采用材料试验系统MTS810进行小梁应力疲劳试验,通过对中面层采用的级配AC-20、LAC-20和SAC-20沥青混合料改性前后的耐疲劳性能进行对比分析发现:除级配SAC混合料外,级配LAC和级配AC混合料改性后的抗疲劳性能均有提高,在相同应力比情况下,级配LAC混合料改性后其抗疲劳性能提高显著.在一定应力水平作用下,随着应力比的提高,载重量的增大,级配LAC混合料改性后的疲劳寿命增加的幅度逐渐减小,在较低应力比情况下,其抗疲劳性能明显增强.荷载应力水平不同,改性沥青混合料疲劳寿命提高的倍数不同,基本随着荷载应力水平的提高,疲劳寿命提高的倍数逐渐减小.     

基于驾驶员转向操作特性的疲劳驾驶检测

本文旨在利用驾驶模拟器开展疲劳驾驶试验,研究疲劳驾驶的检测方法.首先采用面部视频的专家评分方法,建立驾驶员3级疲劳(清醒、疲劳和非常疲劳)的样本数据库;然后定量提取描述疲劳操作特性的特征指标,采用序列浮动前向选择算法筛选最优的特征指标组合,最终建立了一种基于SVM的驾驶员3级疲劳的在线检测算法.测试结果表明,驾驶模拟器工况下,本文算法识别3级疲劳的准确率达到87.7％,具有较高的鲁棒性和实用性.