轮轨摩擦耦合热弹性有限元分析模型

基于伽辽金变分原理,利用有限元方法,建立了轮轨摩擦耦合热弹性有限元分析模型,分析了轮轨摩擦热与钢轨接触区热膨胀位移、摩擦温度、应变和应力的关系。模型中温度场和位移场由耦合方程同时求解,但没有考虑惯性项和材料阻尼的影响。分析结果表明:耦合求解的温度场和位移场与非耦合求解的温度场和位移场的计算结果一致,钢轨表面各点滑动位移的方向与车轮滑动方向一致,垂向位移方向先负后正;钢轨表面各节点进入接触区后,温度快速上升,但高温持续时间短;在滑动方向上,钢轨接触点先受压应变后受拉应变作用,垂向受拉应变作用,滑动方向压应力明显高于垂向压应力,钢轨接触斑前后节点滑动方向应变符号相反;垂向高正应变区主要集中分布在接触斑后半轴上,最大剪应变与剪应力区在接触表层以下。     

曲线区钢轨双打磨廓形设计方法

为探究货运线路中曲线区段磨耗钢轨的打磨方法对钢轨的服役寿命及列车运行安全的直接影响,针对曲线区段钢轨打磨廓形设计方法开展研究。设计多段圆弧和半径等多参变量的平滑设计方法,构建钢轨廓形描述模型,结合车辆-轨道耦合动力学及轮轨接触分析,设计不同权重系数,建立缓和曲线及恒定半径曲线段的磨耗钢轨打磨廓形的多目标函数,采用优化算法求解并进行对比分析。研究结果表明：与传统单一打磨廓形相比,设计廓形对缓和曲线段和恒定半径曲线段,钢轨材料去除量分别降低了39.02%和20.47%;动力学性能显著提升。在缓和曲线段和恒定半径曲线段的交接处,轮对横移量最高降低了89.45%,过渡更加平缓。轮轨接触几何分布均匀,改善了车辆入弯前后的运行性能和曲线通过性能。轮轨接触斑面积增加,且随轮对横移量变化平缓,最大Mises应力和最大法向接触应力相对于优化前均有明显改善。采用双打磨廓形设计能够有效延长曲线区段钢轨使用寿命。     

排气管气-固耦合系统振动特性

推导出两端简支排气管气固耦合系统振动方程,研究排气管气固耦合系统的振动特性,并通过实验分析排气管气固耦合系统在特殊环境下的频率,为改善排气管的排气消声性能积累经验。     

载货汽车驾驶室乘坐舒适性研究

通过计算机仿真模拟了在路面随机输入下驾驶室底板的振动响应;利用Nastran软件对车身的有限元模型进行模态抽取,建立了刚弹耦合模型;对多刚体模型、刚弹耦合振动模型的计算结果与试验进行了对比,验证了模型的正确性;以驾驶室悬置的弹簧刚度、减振器阻尼为影响因素,通过虚拟DOE正交试验分析,显著改善了驾驶室的乘坐舒适性。     

不同沥青混凝土路面结构的大温差温度行为分析

为基于环境因素的大温差地区选择适宜的沥青混凝土路面结构提供理论依据。考虑沥青混合料的感温特性,将路面结构视为层间接触的不连续层状体系,应用ABAQU S的瞬态热分析和热-结构耦合求解技术,对不同基层类型沥青混凝土路面结构在低温大温差作用下的温度场与温度应力响应等温度行为特性进行分析。分析结果表明:采用级配碎石、掺2%水泥的级配碎石以及沥青稳定碎石等柔性基层的沥青混凝土路面结构组合,具有优良的抗环境温度变化作用的性能,是高寒、低温大温差地区值得推荐选用的沥青混凝土路面结构。     

杭州湾跨海大桥车桥空间耦合振动参数分析

将整个车桥系统划分为车辆与桥梁两个子系统,引入车桥系统几何协调条件和力学平衡关系,采用含增量动力平衡迭代格式的Newmark-β方法编制了汽车-桥梁系统空间耦合振动分析程序,并采用弹簧质量系统匀速通过简支梁对程序的可靠性进行了验证。然后以杭州湾跨海大桥为工程实例,运用所编制程序详细研究了车辆数目、车辆间距、不同车道、车辆相向行驶、不同路面粗糙度以及不同车速时车流通过桥梁时主梁跨中的动力响应和冲击系数。研究发现:主梁跨中冲击系数随着路面粗糙度变坏而明显增大,与车辆数目、车辆间距、车辆相向行驶以及车速没有必然联系。     

降雨条件下非饱和土边坡稳定耦合数值模拟

降雨是影响边坡稳定的主要因素之一。降雨入渗,土体饱和度会发生变化,进而影响孔隙水压力与介质渗透系数。文章根据岩土饱和-非饱和渗流理论,考虑降雨入渗的影响,基于非饱和水土二相介质耦合,运用有限元强度折减法,对持续降雨条件下土质边坡进行了数值模拟。在不同时刻与不同降雨强度下,分析了降雨过程中边坡位移、孔隙压力和安全系数的变化规律。     

基于模式识别的地铁列车状态耦合分析系统设计与应用

针对地铁列车部件因状态耦合作用而相互影响的问题,提出了一种基于模式识别的地铁列车状态耦合分析系统设计方法。该方法通过轮轨耦合分析、弓网耦合分析及部件状态特征识别技术,将异常特征进行模式抽取,获取导致异常特征的故障原因。结合某地铁列车,将该方法应用于所开发的服役安全保障系统。应用情况表明,该方法通过工况模式识别和特征耦合分析,可有效地降低干扰并获取异常特征信息,从而能够准确分析故障原因,为快速定位和精准维修提供技术支持。     

水中悬浮隧道受撞击作用的数值分析

针对水中悬浮隧道在偶然状况下受到的潜艇撞击问题,文章采用流固耦合方法,建立了撞击作用下浮筒式悬浮隧道的有限元动态模型,分别撞击跨中、隧道四分之一跨、浮筒,分析隧道变形、撞击力、连接钢管拉杆力、隧道端部约束力、隧道动能情况。结果表明:撞击作用下,隧道整体变形明显,结构内力大。不同撞击位置处,悬浮隧道在水下的结构变形和受力行为区别明显。对此,有必要考虑撞击位置进行悬浮隧道的抗撞击设计。     

天兴洲长江大桥斜拉桥在地震作用下的车-桥耦合振动分析

针对天兴洲长江大桥正桥的斜拉桥初步设计方案,建立空间有限元模型,采用动态时程分析方法,进行地震—车—桥耦合振动分析。根据多遇地震条件下结构可正常使用且不产生过大变形的要求,确定地震荷载的选择。选取货物列车(重车编组和空车编组2种方式)以80 km.h-1、中速旅客列车以200 km.h-1、高速旅客列车以250 km.h-1速度4种过桥方案,分别进行地震—车—桥耦合振动分析。计算结果表明,桥梁结构满足UIC规范中铁路桥梁设计对振动加速度的要求;车辆的最大脱轨系数均小于0.8;除高速旅客列车过桥方案的最大轮重减载率达到0.631(不满足0.60的安全标准但满足0.65的容许标准)以外,其余列车过桥方案的轮重减载率均小于0.60,满足安全标准;4种方案列车通过桥梁时的舒适(平稳)性与安全性均满足规范要求,但在相同的线路状态和车速下,货物列车空车编组时比重车编组时差。