高速列车车体铝合金双丝焊接头组织与性能

分别对双丝焊和单丝焊的焊接接头进行了X射线无损检测、显微组织分析、性能变化检测和拉伸断口形貌分析.研究了双丝焊焊接工艺方法在高速动车组车体用6005A-T6铝合金的焊接成型可行性.结果表明,双丝焊焊接速度高、焊缝成形好,接头组织致密、晶粒细小,接头力学性能优良,适合高速列车的大批量自动焊生产.     

铝合金车体焊接变形及其控制方法初探

国内现行的动车组铝合金车体往往采用传统熔化焊焊接制造而成,但由于动车组功能结构特点,铝合金材料属性和传统熔化焊焊接技术等多方面制约,动车组铝合金车体焊接存在焊接变形类型多,变形控制难度大等诸多难点。通过改善接头设计,焊接方法,型材组焊顺序和焊后调修等方面论述了动车组铝合金车体焊接变形和变形控制,并对该领域的发展趋势进行了预测。     

中低速磁浮车辆与U型梁耦合振动响应

为了评估中低速磁浮列车在U型梁上的走行性能,建立了考虑比例?积分?微分（PID）反馈控制的磁浮列车动力学模型,以及轨排和梁高1.7 m、跨度25 m的U型轨道梁有限元模型。利用开发的磁浮交通分布式协同仿真平台,计算了20~100 km·h^-1速度下磁浮车?轨?桥系统的动力学响应。结果表明：U型梁跨中挠度、电磁铁悬浮间隙变化量、车体和U型梁梁体的竖向加速度随车速提高变化不大,U型梁跨中挠度不超过3.00 mm,跨中F型导轨最大竖向位移约3.81 mm,悬浮间隙波动量小于1.00 mm,车体质心最大竖向加速度为0.13 m·s^-2;梁端和跨中接缝处轨排的竖向加速度随车速提高先减小后增大,最大加速度达到5.0g。中低速磁浮列车在U型轨道梁上能够稳定悬浮和安全平稳运行。     

补焊对6005A-5083铝合金焊接接头组织与 性能的影响

为验证补焊工艺对6005A-5083焊接接头的力学及耐蚀性能的影响,通过金相显微镜、扫描电镜、硬度计、慢应变速率拉伸试验机等仪器对焊接接头的微观组织及性能进行测试分析.结果表明:补焊前后,焊接接头的组织、硬度分布规律没有明显变化;焊缝区、5083基材侧热影响区、6005A侧热影响区的宽度分别为10, 10, 35 mm左右,且显微硬度上存在明显的软化区;补焊前后,焊接接头的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为181 MPa, 115 MPa, 7.2%及183 MPa, 116 MPa, 8.9%;经补焊后,接头的晶间腐蚀敏感性略有增加;补焊前后,焊接接头均未表现出明显的应力腐蚀敏感性.     

激光扫描仪在动车组开闭罩外形曲面检测中的应用

正动车组开闭罩是高速动车组头部导流、左右开闭装置,其流线性外部造型符合空气动力学原理,左右开闭罩开启后便于车钩连接其它动车车辆,是动车组头部的关键部件。CRH6型头车开闭罩体积大,物料重,开闭罩外形曲面变形、偏差时常造成开闭罩研装时同车体固定罩干涉,或者与车体固定罩配合间隙不均匀而影响美观;为了保证开闭罩与车体固定罩配合间隙,需要反复的拆装开闭罩,研磨修补开闭罩;加上开闭罩研装的机械化程度不高,致使开闭罩研装时间     

5052/6005A异种铝合金激光填丝焊接头组织与力学性能研究

对铝合金6005A与5052进行异种铝合金激光填丝焊,研究了焊接接头的微观组织及力学性能,并对接头断口微观特征进行了分析。结果表明,焊缝中心为等轴晶与树枝晶,铝合金6005A侧熔合线附近存在清晰柱状晶,铝合金5052侧熔合线较为模糊。拉伸时在铝合金6005A侧热影响区断裂。焊接件焊接接头的平均抗拉强度为197.9 MPa,达到铝合金6005A母材抗拉强度的83%。断裂特征为韧性断裂,接头弯曲性能良好。     

动车组横风环境下的交会气动效应

采用三维、可压缩、非定常N-S方程的数值计算方法,对8辆编组的动车组在20 m/s横风下以250 km/h速度交会时列车表面瞬变压力和车体所受气动力及力矩进行分析,并采用间接验证方法,将风洞实验、动模型实验得到的结果分别与数值模拟结果进行对比。研究结果表明:间接验证方法下所得气动效应实验结果和数值模拟结果变化规律一致,压力幅值相对误差在5%以内;动车组横风下交会时,车体头、尾处测点压力差别较大,中部位于同侧测点压力差异较小,同一高度、不同纵向测点的压力变化波形及幅值基本一致,车体顶部测点压力始终为负;对于车体所受横向气动力及倾覆力矩,头车比中间车和尾车的大,背风车比迎风车的大;随着横风风速的增加,列车所受横向气动力及倾覆力矩峰值也迅速增加,严重威胁着动车组的安全运行。     

动车隔热壁传热过程中的温度分布研究

本文对CRH2型电力动车组车体隔热壁结构进行介绍,并以D6007次列车的实际运行环境为背景,对车体隔热壁传热问题描述;然后对于车体隔热壁导热特性进行数值分析,用FORTRAN语言编写相应的有限差分方程计算程序,得到了车体隔热壁的温度分布情况。     

铁道车辆弹性车体垂向运行平稳性最优控制

采用基于轨道不平顺谱的最优控制及包括轮轴间时延的预瞄控制算法,设计了整车的主动悬挂控制规律,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析.结果表明,基于轨道谱的预瞄控制算法在控制输出力及抑制车体的振动效果方面要略优于单纯基于轨道谱的最优控制算法;基于轨道谱的最优控制可以改善轨道至弹性车体中部的加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制车体的整体弹性振动;最优控制算法对车体系统的低频振动及车体弹性一阶垂向弯曲振动控制作用明显,而对车体高频振动基本无抑制作用,据此可以帮助选择助动器的响应频率范围.     

铝合金地铁车内低频结构噪声特性预测

针对轨道不平顺引起地铁车辆车体壁板振动产生的车内低频结构噪声问题,建立了铝合金地铁车辆车体结构有限元模型、车内声场边界元模型和车辆轨道耦合模型,进行了动力学分析,得到轨道随机不平顺激励下,车体所受激励载荷并施加于车体结构的有限元模型,在ANSYS软件中进行了车体结构谐响应分析,得到车体振动响应.将得到的车体振动响应作为边界条件传递给车内声场边界元模型,在SYSNOISE软件中计算了频率0～200 Hz范围内车内不同位置的低频结构噪声分布特性.结果表明:车内最大声压级超过75 dB;车体结构特点以及激励载荷情况直接影响车内结构噪声特性;减少轮轨激励载荷或优化车体结构,均可降低车内结构噪声.     

6005 A铝合金的表面损伤对其耐海水腐蚀性能的影响

以6005A铝合金商品实际产生的表面少缺陷、多缺陷试样,以及作为比较的完全去除商品表面膜的人工磨制的三种不同表面状态试样为研究对象,研究铝合金商品表面的实际损伤对其耐海水腐蚀性能的影响及其腐蚀电化学行为.通过场发射扫描电镜和激光共聚焦扫描显微镜对具有不同表面状态的6005A铝合金表面形貌和粗糙度进行了表征,表明铝合金商品实际产生的表面缺陷主要为划伤,体现在随着表面缺陷的增多,表面粗糙度Ra明显增大,表面粗糙度Ra大小可以定量描述表面损伤的严重程度.6005A铝合金在NaCl质量分数3.5％的模拟海水溶液中发生全面腐蚀和点蚀,表面缺陷越多,粗糙度越大,耐蚀性越差;电化学测试结果表明,表面缺陷越多,粗糙度越大,腐蚀电位越低,腐蚀电流密度越大,耐蚀性越差.6005A铝合金表面损伤对其耐海水腐蚀性能产生影响的原因为:表面损伤造成铝合金商品原表面膜被破坏,表面缺陷越多,粗糙度越大,表面膜的破坏和表面塑性变形越严重,铝元素会因为被活化而迅速溶解,有着更高的腐蚀速率,而缺陷较少表面有较为均匀致密的氧化膜,对基体有着较好的保护性.     

新型可焊6005A铝合金的腐蚀行为

采用电化学交流阻抗谱,极化曲线以及浸泡腐蚀实验研究了Cu含量变化对高速列车用6005A铝合金电化学腐蚀行为的影响.结果表明:在商用6005A铝合金基体中添加适量的Cu元素,可有效提高氧化膜的致密性.当添加Cu质量分数为0.4%时,轧制态6005A铝合金电化学交流阻抗图谱中腐蚀反应电阻Rct值较大,双电层电容Q2值较小,极化曲线出现了较宽电位范围的阳极钝化区.但合金自腐蚀电流小幅增加,显示合金局部耐蚀性下降.在质量分数为3.5%NaCl溶液中进行的浸泡实验显示,随着浸泡时间的延长,自制6005A铝合金依次发生点蚀、晶间腐蚀和剥蚀.合金表面氧化膜致密性是影响材料抗腐蚀能力的主要因素.     

盾构下穿及列车荷载作用下既有高铁桥梁动力响应分析

以盾构下穿某高速铁路简支梁桥为工程背景,运用有限元软件Midas/GTS建立盾构隧道先后下穿高铁桥梁模型,分析盾构下穿时列车荷载作用下高速铁路简支桥梁动力响应。研究首先分析了当盾构开挖至桥梁近侧,列车以不同速度200～350km.h-1、不同轴重110～220kN运行时对高速铁路简支梁桥墩顶沉降的影响。接着探讨在不同开挖阶段下,速度200 km.h-1轴重110kN的列车动荷载冲击下高铁桥梁墩台顶变形规律。结果表明：盾构开挖至桥梁近侧时,不同速度、轴重列车荷载冲击下,高铁桥梁墩台顶的变形规律基本一致,其沉降在一定时间达到峰值,其后迅速降低并稳定在某一波动范围内;随着列车速度与轴重的增加,墩台顶沉降峰值越大;盾构开挖时,列车时速低于200 km.h-1、轴重小于110kN时其墩台顶沉降峰值当满足高铁桥梁单墩顶竖向沉降控制标准,与列车速度相比,列车轴重对桥梁的动力响应影响更大;列车动荷载作用下,盾构隧道开挖对高铁桥梁墩顶变形的影响主要为盾构开挖至桥梁近侧的初开挖阶段,盾构开挖远离桥侧后墩顶变形基本处于稳定状态。     

国内外高速列车空气动力学研究概况

随着我国高速铁路的快速发展,空气动力对列车运行影响越发明显.论文介绍了国内外高速列车空气动力学研究现状.分析了车身、侧墙、裙板、挡板及转向架布置的压力测点,以及国内两个权威测试机构的测试系统和数据分析系统.对工程研究具有一定的推动作用.     

微滴喷射法制备植物乳杆菌微胶囊的试验研究

通过对6005A合金铸锭均匀化制度和挤压工模具结构进行调整,来改善挤压制品的晶粒组织结构,进而达到提高6005A铝合金汽车梁挤压制品的力学性能及稳定性的目的。试验结果表明,适当调整铸锭均匀化制度以及减少模具工作带长度,对减轻挤压制品再结晶层厚度有明显作用,即当铸锭均匀化制度调整到510 ℃、保温6 h,降低模具工作带长度至3 mm时,可明显降低挤压型材制品再结晶层厚度,使型材组织更加均匀细小。型材T6状态下屈服强度由274 MPa提升到298 MPa,抗拉强度由291 MPa提升到313 MPa,断后伸长率则由9%提升到15%,达到稳定辊弯加工成形性的目的。     

6005A与6082铝合金热变形流变行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机对6005A和6082铝合金进行高温等温压缩试验,研究了在变形温度为450-550℃和应变速率为0．005-10s^-1条件下两种铝合金的热变形流变行为．6005A铝合金在低应变速率条件下,不同变形温度时的流变曲线均呈现波浪形特征,随着应变速率的增加,硬化和软化接近平衡,表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下,硬化过程占据主导地位,回复和硬化过程的竞争使流变曲线呈现波浪形上升的趋势．6082铝合金在低应变速率情况下,不同变形温度时的流变曲线未出现周期性波动;在中等应变速率条件下也表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下出现波浪形特征．两种铝合金均为正应变速率敏感材料,其热变形是受热激活控制．最后给出了铝合金热变形条件下流变应力、应变速率和变形温度三者之间的关系式．     

高速列车底部结构参数对气动阻力作用规律

高速列车的转向架区域是气动减阻研究的重点.通过样条曲线方法建立了高速列车底部结构的7参数化模型,采用计算流体力学及超拉丁立方抽样试验设计方法,研究了底部结构参数对高速列车气动阻力的影响规律.结果表明:底部结构参数对于三车总阻力、头、中、尾各节车气动阻力的影响分别为27%、37%、39%和22%,三车气动阻力对裙板高度、排障器厚度、舱前缘倒角最为敏感.但头、中、尾车影响规律不同于三车,有必要考虑对头、中、尾三车底部结构分别进行气动设计,以达到最优的减阻效果.底部结构参数主要影响列车底部平均流速改变底部结构所受气动阻力,进而影响高速列车气动阻力.     

高速铁路架梁过程临时支座承载能力的校核

基于我国高速铁路架梁过程,将架梁施工分为提梁、运梁和落梁3个步骤。首先将架桥机等效为均布荷载,并且根据实际情况,将梁体分别等价为集中力或均布力,继而应用力法精细化分析临时支撑力学性能演化规律。同时,基于研究成果提出对架梁体系合理加固及预防措施,这将有效解决桥梁墩台或临时支撑的破坏,进而确保高速铁路箱形梁桥架梁施工的安全。     

高速列车外流场气动噪声的特性研究

针对高速列车外流场气动噪声完成了在线实验测试研究,对列车模型进行了简化并确定了合理性;进行了列车模型湍流流场模拟,完成了列车远场气动噪声的预测研究.研究表明,合理缩短列车不会改变车身表面声功率分布规律;高速列车气动噪声属于宽频带噪声;在频率范围(0～ 5000Hz)内气动噪声仿真与实验结果吻合较好,说明仿真方法准确度高;列车转向架处湍流最为剧烈,其次为车头鼻锥处;车身表面的气流最为平缓,进一步说明缩短列车模型的合理性.所提出的仿真方法能够为高速列车的结构优化设计提供依据,并能验证高速列车气动噪声控制方法的有效性.