三轴汽车前后轮角输入时的响应特性

本文详细推导了三轴汽车线性二自由度模型的运动微分方程,分析了汽车对前后轮角输入时的移居记响应特性。从汽车动力学的角度讨论了前后轮转应具备的比例关系。该方法同样适用于其它多轴汽车的建模分析。     

互通立交鼻端纵坡计算方法探讨

互通立交的设计越来越标准化和规范化,但部分细节尚有欠缺,其中匝道鼻端纵坡接坡就是其中之一。面的主线、匝道平纵线元这样简单的工况,平均纵坡法、纵坡推算法具有较好的适应性,但是在主线平纵线元复杂时,其所依附的计算理论的假设已不存在,也就难以计算出精确接坡数值,尤其是设置附加路拱工况下。为指导互通立交的工程设计,采用“极限”对复杂工况下的接坡点纵坡进行推导,得到计算公式。借助当代计算机的强大计算能力,更好的服务于互通立交设计。     

南同蒲铁路黄河桥48m明桥面钢箱梁设计研究

南同蒲铁路黄河桥病害严重,亟需对该桥进行彻底整治。该桥改造存在以下技术难点:为避免对河道过流能力造成影响,改造工程不得对桥梁既有墩身及基础进行帮宽加固,导致桥梁上部结构重量受限;施工过程中应尽量减少涉水作业量,施工方案技术难度大;新梁应具有较好的横、竖向刚度,以改善既有梁存在的横向振幅过大、竖向死挠度等严重病害。为解决上述问题,对4种梁型方案、2种桥面结构形式进行比选,同时结合新旧规范对比、车桥耦合动力仿真分析以及运输限制条件等,决定采用4.2 m梁高、3.8 m梁宽等主要结构参数。研究结果表明:明桥面钢箱梁方案自重最轻,能有效解决既有墩身、基础承载力不足的问题;钢箱梁结构同时具有较优的横、竖向刚度,能改善既有梁刚度差的缺陷,提升列车的运行速度和铁路通行能力;所采用的新、旧梁首尾相连整体拖拉就位的施工技术,可取消栈桥、导梁等临时施工措施,以避免钢梁大悬臂不利受力状态及大量涉水作业。另外,提出的钢箱梁承枕小纵梁构造可实现明桥面木枕与钢箱梁的有效连接,丰富了明桥面轨道结构与钢箱梁结构的连接形式。     

城轨交通高架桥墩顶纵向刚度的设计探讨

对桥墩纵向刚度进行计算,分析影响桥梁下部结构刚度的主要因素,包括桩径、桩间距以及墩截面几何尺寸.探讨在相同刚度的条件下,如何合理选择墩柱刚度及基础刚度,以保证结构受力合理且经济性好.     

轨道不平顺波长和幅值对高速动车组动力学性能的影响分析

为了更有针对性地控制高速铁路轨道不平顺,保证某型高速动车组在线路上安全、平稳运行,通过动力学仿真,分析轨道不平顺波长和幅值对车辆动力学性能的影响规律,确定轨道养护维修时需重点关注的不平顺波长范围.针对某型高速动车组,将轨道不平顺简化为不同波长、不同幅值的谐波型高低、轨向、水平和扭曲不平顺,基于车辆-轨道耦合动力学模型对不平顺激扰下的车辆动力学性能进行仿真分析.分析表明,中、短波长的不平顺对轮轨动力相互作用和行车安全性有显著影响,对运行平稳性也有一定影响;中、长波长的不平顺主要影响运行平稳性.不平顺幅值对车辆动力学性能指标的影响规律基本呈线性变化,敏感波长条件下的不平顺幅值变化对系统动力响应的影响尤为显著.分析结果确定了某型高速动车组的敏感波长范围及其幅值影响规律,明确了养护维修重点,将有助于提高养护维修效率,提升高速动车组运行品质.     

端承桩水平振动响应能量变分分析方法

考虑竖向荷载对桩基水平承载力的影响,采用能量法对地基土中端承桩的水平振动问题进行理论研究。根据分析动力学建立在水平动荷载作用下桩土系统的拉格朗日方程,通过复变函数和广义变分原理分别建立桩基和土体控制方程,采用分离变量法推导出土体位移表达式,结合桩土耦合振动条件和迭代程序得到桩基位移、内力和桩顶水平动力复阻抗解析表达式。通过算例分析,研究竖向荷载对桩顶动力复阻抗的影响以及桩周土剪切模量和桩长对桩身位移分布规律的影响。研究结果表明：动力复阻抗随竖向荷载增大而逐渐降低,桩身水平位移和转角随桩周土剪切模量增加而注浆降低;桩长达到有效桩长时,桩土系统有效耦合振动长度不发生变化。     

高铁运营安全监督系统奖惩机制优化研究

针对我国高速铁路委托运输管理模式下,高铁运营安全监督系统尚未形成有效的奖惩机制等问题,运用演化博弈论来分析国家铁路局、高铁公司和委托路局三方在高铁运营安全监督过程中的决策,通过对系统静态演化博弈模型进行优化,分别建立了基于动态奖励,动态奖惩和优化动态奖惩场景的系统演化博弈模型.通过对模型进行理论证明,结合系统动力学仿真,分析和验证了3种场景下模型存在均衡点的稳定性.结果表明,在优化动态奖惩场景下,国家铁路局的安全监管率下降的同时,高铁公司的安全监督率和委托路局的安全投入率都得到了有效提高,使三方在长期博弈过程中达到最优状态.本文对于完善高铁委托运输管理制度,提高运营安全水平,有很强的参考和借鉴意义.     

基于量子化学的沥青热老化与紫外老化机理

为从原子层面揭示沥青热老化与紫外老化的底层机制,基于从头算分子动力学和密度泛函理论分析了沥青质在多种温度及紫外辐射条件下的老化反应路径与反应势能参数;基于傅里叶变换红外光谱试验,分析了原样沥青、热老化沥青和紫外老化沥青试样表面化学官能团的变化规律,比较了它们的老化程度。研究结果表明：沥青质老化涉及的亚反应包括由氧气或自由基攫氢所触发的环烷芳构化与含氧基团形成,以及直接的侧链均裂;沥青质老化机理可归纳为沥青质在氧气分子或自由基的侵袭下不断失去氢原子并转化为具有高反应性的不稳定结构,因而经由分子异构化或吸附氧原子等后续反应来降低自身能量,由此引发了沥青质老化行为的持续进展;温度提升不仅加快老化反应速率,还使更多类型的老化反应得以发生;芳构化反应的能垒最低,因此,在较低温度下即可发生,含氧基团的形成次之,而侧链均裂反应的能垒最高,只能在较高温度下才发生;在紫外线辐射下,沥青质分子跃迁至激发态,其反应能垒相比基态显著降低,能大幅加快老化反应;傅里叶变换红外光谱测试结果表明紫外老化沥青试样的老化程度远高于热老化沥青试样,验证了理论计算结果。     

内轴颈高铁车轴结构设计与强度分析方法

针对高速列车的轻量化设计需求,分析了内轴颈高铁车轴独特的内支承结构与承载特点,建立了内轴颈高铁车轴受力状态和结构强度理论分析模型,提出了内轴颈高铁车轴设计极限载荷和疲劳强度的解析计算方法;在此基础上,制定了基于理论分析、有限元方法和车辆系统动力学的内轴颈高铁车轴结构设计方法,并以17 t轴重的内轴颈高铁车轴为例开展了应用研究;基于内轴颈高铁车轴受力状态的理论分析结果,确定了车轴的临界安全截面和详细尺寸方案;建立了内轴颈高铁车轴的有限元模型,评估并校核了车轴的疲劳强度;建立了轴箱内置式高速动车的刚-柔耦合系统动力学仿真分析模型,验证了车辆的动力学性能和车轴的动荷载。分析结果表明：17 t轴重的新型内轴颈高铁车轴的质量为273.6 kg,比同轴重传统外轴颈高铁车轴的质量低约30%;内轴颈高铁车轴各截面疲劳强度的安全系数均大于1.66,临界安全截面转移至轴颈与轮座之间的卸荷槽及轴颈与轴身之间的过渡圆弧区域;采用内轴颈车轴的高速动车能够以350 km·h^-1的速度稳定通过半径为5.5 km的曲线线路,主要动力学性能指标优良;在选定曲线通过工况下车轴所承受的动载荷均能被设计极限载荷包络,据此开展的车轴结构设计和强度分析是稳健的。可见,内轴颈高铁车轴在实现高速列车轻量化设计方面有显著的技术优势,且高速适应性较好,在高速列车领域的发展和应用潜力巨大。