轮轨冲击对构架疲劳的影响

以三轴机车转向架构架为例,建立其轮轨冲击的运动微分方程,通过龙格-库塔积分法得到了轮轨冲击的载荷时间历程,分析了轮轨动态冲击对构架疲劳寿命的影响。利用有限单元法建立了轮对、构架、车体的整体有限元模型,采用瞬态动力学分析得到构架危险点的应力时间历程,结合材料的S-N曲线以及疲劳损伤累积准则,进行了构架的疲劳寿命计算,得到轮轨低接头冲击下构架疲劳寿命。分析结果表明:构架的应力响应并不与轮轨处的激励同时达到最大,且在激励结束后有一较长的响应过程;轮轨冲击对构架的疲劳影响较大,尤其对轴箱弹簧座处的侧梁下盖板的寿命影响最为显著,在25·0m轨长的错牙接头作用下,其疲劳寿命为5·15×106km。     

高速机车制动温升对轴盘配合的影响

利用ANSYS建立了高速机车轴盘制动装置热量传递模型,计算了接触面热阻、间隙导热系数和表面传热系数,研究了其温度场分布特性,分析了制动生热对轴盘制动装置过盈配合的影响。计算结果表明:合理的制动盘和盘毂间隙能增大热阻,减小温度对过盈配合的影响,在结构允许范围内,建议合理的设计单边间隙为0.5~1.5mm;制动结束时刻,选择合理的盘毂厚度可使过盈面平均接触压力减小5.9%~6.6%,以降低温度对过盈配合的影响,建议盘毂合理厚度为8mm。     

简易机场道面结构的疲劳特性试验

为了分析简易机场的合理道面结构,依托陕西西安、湖南耒阳的室内外试验段,利用直径30cm刚性承载板模拟机轮荷载圆,使用反力架、千斤顶及疲劳试验机,通过人工和机械定点重复加载模拟飞机通行,研究了薄层沥青混凝土面层 水泥稳定细粒土基(垫)层道面结构在重复荷载作用下的疲劳特性。试验结果表明:推荐道面结构早期承载能力较高,在60d龄期内,整体回弹模量为200～300MPa,弯沉小于1mm;此时道面可承受飞机荷载几万至十几万次的起降通行而不破坏,并保持良好的使用性能;推荐道面结构的疲劳特性可以满足简易机场的应急使用需求。     

A robust non-Hertzian contact method for wheel–rail normal contact analysis

A modified Kik–Piotrowski (MKP) model is proposed in this paper for an accurate and robust calculation of wheel–rail normal contact problem. The presented method is able to consider the relationship between the elastic deformation of a line and the normal pressure distribution within the contact patch. A novel shape correction method is put forward to correctly describe the elastic deformation of the contact patch. Taking the results estimated by Kalker’s variational method and Kik–Piotrowski method as references, the proposed method is validated by three contact cases, including the assumed standardised non-Hertzian contact and the two-point contact, as well as the contact behaviours based on three actual wheel–rail profiles. The simulation results indicate that, compared with Kik–Piotrowski method, the proposed MKP method achieves better agreement with Kalker’s variational method. Moreover, the MKP method can avoid the abrupt change of wheel–rail normal force due to the sudden transfer of the contact point, which contributes to a better computational stability.     

非接触式遥感路面状态检测预警系统研究与应用

为了实现道路路面状态检测和预警,自主开发了非接触式遥感路面状态检测预警系统。采用红外遥感和多光谱测量技术,以路面温度、空气湿度及水或冰或雪的厚度和透光率等参数为核心,对系统技术原理和算法、数据分析处理和控制及数据传输等关键技术进行了研究。通过水、冰及雪对3个波长光的不同吸光系数,确定了路面覆盖物的类型,计算了水、冰及雪的厚度。经多次现场测试数据验证,测试结果准确可靠,各项功能和性能满足实际要求。该系统已在中国多条高速公路中成功应用,为交管部门实施交通预警及疏导方案提供了数据依据,极大地提高了应对突发天气状况的及时性和准确性,有力保障了道路交通安全,取得了显著的安全效益和社会经济效益,具有广泛的推广应用前景。     

考虑自愈合补偿的多种沥青混合料疲劳性能比较

为给疲劳优先工况条件下的抗裂沥青混合料设计及改性剂选择提供参考,通过选定相同的沥青用量,采用小梁疲劳试验机研究了11种不同沥青混合料在考虑了自愈合补偿后的疲劳性能.采用50％初始劲度模量降低疲劳寿命Nf50评价基质沥青混合料疲劳性能,采用归一化劲度次数积疲劳寿命NfNM评价改性沥青混合料的疲劳性能.研究结果表明:当未考虑自愈合时,11种沥青混合料中SBS-AC13疲劳性能最好,当考虑自愈合后,仍是SBS-AC13疲劳性能最好;橡胶沥青混合料ARAC-13自愈合能力最好;疲劳自愈合能力与空隙率、级配都呈很好的相关性.     

桥墩防落石碰撞柔性设计方法及分析

基于动力学基本原理,从非线性、接触以及本构关系计算理论建立落石-桥墩防撞物柔性碰撞精细化计算模型,并对关键计算参数给出建议取值.利用钢结构柔性变形吸收落石碰撞能量,提出一种桥墩防落石碰撞柔性设计方法,并详细给出该防落石碰撞构造措施的结构组成形式.利用ANSYS/LS-DYNA动力分析计算程序,考虑几何、材料双重非线性,精细化数值仿真计算落石撞击防撞物的动态全过程,以一个偏安全的极限碰撞状态,分别从运动行为(撞击力、位移、速度、加速度)以及能量转换(系统动能、系统变形能)角度进行计算结果与数据分析,证明所提出的柔性防撞设计思路以及防撞措施的合理性与优越性.     

基于断裂力学的正交异性钢桥面板疲劳等效应力幅分析

国内一些公路钢桥使用7~8年后,正交异性钢桥面板出现不同程度的疲劳问题。针对这些正交异性钢桥面板疲劳现象,国内外已进行了不少研究。但目前这些研究主要以疲劳试验为主,缺乏理论分析,还没有确定疲劳应力强度因子和顶板厚度与疲劳构造细节的关系等。将断裂力学理论和精细化数据模拟分析相结合,确定正交异性钢桥面板顶板与U肋焊接处的应力强度因子,明确不同顶板厚度、不同位置处的疲劳寿命和桥面板厚度与疲劳构造细节之间的关系等。     

橡胶沥青混凝土路面在港区道路中的应用

针对港区道路的重载交通特性,进行橡胶沥青混合料室内单轴压缩试验、车辙试验及小梁弯曲试验。结果表明:橡胶沥青混合料的回弹模量、高温性能与SBS改性沥青混合料相当,但其疲劳性能最好,比基质沥青混合料高1倍多。将橡胶沥青混合料用于试验路段,结果表明:橡胶沥青路面的路表渗水系数、混合料压实度、构造深度以及表面抗滑系数都能够满足规范基本要求。基于试验,提出港区道路适用的路面结构形式为4 cm橡胶沥青AC-13+6 cm基质沥青AC-20。     

水平承载大直径管桩工作性状的有限元研究

为了进一步了解大直径管桩在水平力作用下的工作性状,文中基于有限元方法对水平承载桩的受力变形进行了模拟分析,考虑到土体的非线性因素以及桩-土界面的接触特性,引入了界面接触单元,利用惩罚函数的算法对其工作性状进行了综合分析,并分析了在分级加载作用下的桩身内力的分布模式和变化规律。