浅谈铝合金车体结构

简述了铝合金车体的发展过程,从铝合金车体材料的选择、型材参数的确定及铝合金钢结构的构成和部件连接等方面介绍了铝合金车体结构,并概述其优越性。     

基于特征的高速列车铝合金车体断面参数化建模

针对高速列车铝合金车体断面结构复杂、设计周期长和建模效率低等特点,提出了一种基于特征的高速列车铝合金车体断面参数的建模方法.引入特征概念,定义车体断面型材的特征及其拓扑关系,采用CATIA系统中CAA二次开发技术,对车体断面的轮廓和车体断面型材的特征进行参数化建模,建立车体断面型材的特征库,通过车体断面的骨架进行自动装配设计;最后以某型车铝合金车体断面参数化建模为例验证该方法的正确性和有效性.     

动车组铝合金车体结构刚度协调设计原则

动车组铝合金车体结构整体刚度和部件刚度决定着其强度、稳定性、振动品质以及疲劳寿命.结合车体结构和承载特点以及铝合金焊接的特殊性,分析动车组铝合金车体各种典型断面的缺口对其抗弯刚度的影响,识别外载荷作用下车体部件的传力路径,以及研究位于传力路径上部件各方向的刚度不协调区域.以结构刚度协调设计为出发点,总结铝合金车体主结构开口和端门结构以及型材焊接位置的设计原则,为动车组铝合金车体详细设计提供理论依据.     

铝合金车体城市轨道车辆地板防火结构设计

在分析现有铝合金车体城市轨道客车典型车辆底架结构的基础上,针对不同车辆地板填充物及隔热结构建立了3种不同的车辆底架防火结构模型.依据BS 6853防火试验标准对该3种车辆底架防火结构模型样件进行结构耐火性能测试,验证了不同车体底架填充物对车辆地板耐火性能的影响,并对耐火试验的结果进行分析,进而为铝合金车体轨道客车的地板耐火结构设计开发提供了值得参考的可靠数据.     

铝合金车体长直焊缝的焊接缺陷及防止措施

铝合金车体侧墙与底架边梁长直焊缝在车体焊缝组成中尤为重要,此处的焊缝采取横焊姿势,极容易产生焊接缺陷,又因大部件侧墙采用大型中空挤压型材,需强行拉出挠度,焊接后还要再进行门框组装,因此很难达到理想状态,造成侧墙与底架组装时焊缝的根部间隙极不均匀,更对焊接造成了相当大的困难。本人结合铝合金车体焊接试验及现车生产中实际经验对此焊缝的焊接缺陷及防止措施进行了分析研究。     

300km/h高速列车车体铝合金材料——山东丛林集团有限公司

300km／h高速列车车体铝合金材料的研制是一项复杂的系统工程，属高新科技产品。其主体型材为多腔异形空心型材，型材的尺寸和形位公差要求非常严格，其不但要求大型（长度均在20米以上）、大断面、薄壁、扁宽、断面形状复杂、壁厚差大。而且对力学性能、焊接性能、抗腐蚀性、疲劳性能等都提出了很高的要求。300km／h高速列车车体铝合金材料组装的铝制列车，以其重量轻，能源消耗低，环境污染少、运行性能好、运输能力大、高速、安全、舒适、耐腐蚀、美观等优点，成为世界各国竞相研制开发和生产的热点。     

动车组铝合金车体焊接接头应力集中区域识别

基于结构应力研究动车组铝合金车体焊接接头的应力分布特征.首先,建立某动车组铝合金车体包括焊接接头在内的有限元模型,然后,在EN12663-1:2010标准中的主要静态载荷作用下,分析车体典型焊接接头的结构应力沿焊缝长度的分布规律.结果表明:车体焊缝应力集中发生部位主要为门立柱下方以及设备舱挡板附近的底架地板型材与底架边梁搭接焊缝处.当通过打磨等改善技术提高车体焊缝疲劳强度时,应重点关注这些区域.     

动车组铝合金车体焊接接头应力集中区域识别

基于结构应力研究动车组铝合金车体焊接接头的应力分布特征.首先,建立某动车组铝合金车体包括焊接接头在内的有限元模型,然后,在EN12663-1:2010标准中的主要静态载荷作用下,分析车体典型焊接接头的结构应力沿焊缝长度的分布规律.结果表明:车体焊缝应力集中发生部位主要为门立柱下方以及设备舱挡板附近的底架地板型材与底架边梁搭接焊缝处.当通过打磨等改善技术提高车体焊缝疲劳强度时,应重点关注这些区域.     

磁浮列车静悬浮车轨耦合振动对比分析

为研究二系悬挂中置与端置的两种三悬浮架低速磁浮列车的车轨耦合振动特性，依据牛顿第二定律建立了其垂向车轨耦合动力学模型. 首先通过动力学方程分别分析了两种磁浮列车车体和悬浮架之间的耦合关系，然后研究了两种磁浮列车悬浮架均存在0.09° 的初始角位移时的动力学特性，最后研究了两种磁浮列车中二系悬挂对悬浮架作功的差异. 研究结果表明:与二系悬挂端置的磁浮列车相比，二系悬挂中置的磁浮列车，车体与悬浮架之间的耦合关系更少；当两种磁浮列车悬浮架均存在0.09° 的初始角位移时，采用二系悬挂中置的磁浮列车与采用二系悬挂端置的磁浮列车相比，前者具有更小的车体位移、车体垂向振动加速度、轨道梁振动位移和悬浮间隙波动；以上4个参数前者最大值分别为0.005 mm、0.004 m/s2、0.004 mm和0.005 mm；而后者最大值分别为0.023 mm、0.02 m/s2、0.021 mm和0.02 mm；与二系悬挂端置的磁浮列车相比，二系悬挂中置的磁浮列车，其二系空气弹簧对悬浮架作功更小，仅为前者的50%.      

高速列车车体侧顶圆弧结构优化

以新一代高速列车车体为研究对象,对车体结构进行了有限元分析,得到了车体侧顶圆弧结构区的应力分布.在对圆弧结构区弹性力学平面简化模型分析的基础上给出了型材分布规律,对型材结构进行了优化改进,使车体圆弧结构区的应力明显降低,为车体结构的实际设计和优化提供了有效的参考依据.     

铝合金车体前端结构抗撞性优化设计

为提高列车在碰撞事故中的耐撞性能并保证乘客的安全.以铝合金车体为研究对象,应用碰撞仿真软件PAM-CRASH对客车铝合金车体进行大变形碰撞仿真,并在此基础上利用多学科优化软件iSIGHT对车体前端吸能结构的进行优化,得出在碰撞过程中车体结构的变形模式以及车内乘客身体的受力和加速度情况,并对车体前端吸能结构进行最优化设计,满足轻量化要求,从而实现车辆的被动安全保护和耐撞性优化设计.     

气动翼对高速磁悬浮列车升力特性的影响

磁悬浮列车高速运行时受到较大气动升力作用,尤其是尾车向上的气动升力较大,易使悬浮性能恶化,甚至导致悬浮控制系统失效,影响列车的乘坐舒适性及运行安全性,因此亟待开展高速磁悬浮列车的尾车升力特性研究及改善工作. 对开展过风洞试验的高速磁悬浮列车进行数值模拟计算,得到的列车表面压力系数与风洞实验数据吻合较好,并加装气动翼改善高速磁悬浮尾车气动升力,研究了气动翼角度、数量对尾车气动性能的影响. 研究结果表明:仅安装一个气动翼时,其自身的气动升力随角度的增加而减小,但尾车气动升力则呈现先减小后增大的规律,气动翼角度为12.5° 时尾车升力最小,与原始磁悬浮列车相比气动升力系数减小3.9%,气动翼及尾车气动阻力略有增加;以气动翼与车体切线角度保持不变为基准在尾车安装多个12.5° 气动翼,不同位置气动翼的气动阻力基本相同,气动翼数量增加后尾车气动阻力随之增大;不同位置气动翼的气动升力存在差异,向鼻尖方向气动翼的气动升力递减,尾车气动升力随气动翼数量增加先减小后趋于稳定;各方案中安装2个气动翼的磁悬浮列车气动性能相对更优,与原始磁悬浮列车相比尾车气动升力减小4.6%,整车阻力仅增加1.4%.      

中国列车空气动力学研究进展

论述了列车空气动力学研究方法:数值模拟计算、风洞试验、动模型试验和在线实车试验;讨论了几种典型列车的空气动力性能:中华之星高速列车、双层集装箱货运列车、磁浮高速列车;建立了列车交会压力波、线间距、安全退避距离的理论关系式;研究了列车流线形外形与气动性能的关系:流线形头形、车身截面外形、列车编组方式、车体表面以及影响气动性能的受电弓导流罩、外风挡、底罩及裙板、导流板等主要部件,介绍了研制流线形列车车体的成套技术及全面推广应用情况;研究了隧道-列车耦合空气动力特性;论述了为既有线5次大提速、百里强风区的兰新铁路解决的列车空气动力影响行车安全问题。     

磁浮列车明线交会横向振动分析

为了研究气动力对磁浮列车运行稳定性的影响,以上海磁浮列车为研究对象,采用动网格技术,通过求解三维可压缩非定常N—S方程对磁悬浮列车在相对速度860km／h交会时的气动力进行数值模拟;同时将车体、悬浮架作为弹性体,悬挂系统作为弹簧一阻尼单元,建立了详细的系统动力学模型,对考虑列车交会瞬态压力冲击作用下的高速磁浮列车进行了横向振动分析。计算结果表明,流场数值计算出的最大压力波幅值与实车试验结果两者差距小于6％;仅考虑轨道不平顺时,磁浮列车的横向振动较小,而在考虑磁浮列车高速运行时产生的交会压力波的情况下,车体却产生了较大的横向振动,底架最大横向加速度达1．5m／s^2,经过二系悬挂的缓冲作用后振动明显减小,悬浮架最大横向振动加速度约为0．7m／s^2。     

基于弹性车体模型的高速客车动态响应

为了在动力学仿真模型中考虑车体的弹性,使仿真计算结果更接近实际,并为车体轻量化提供理论基础,建立了基于车体弹性和刚性的高速客车非线性动力学模型,分析了车体弹性振动对运行平稳性的影响。通过该车的整车滚振试验台试验,对动态响应的仿真计算结果进行了试验验证。车辆一阶垂向弯曲自振频率对车辆心盘和车体中心测点的平稳性指标影响曲线表明：在车体中心点,两个模型的平稳性指标差异较大,客车运行速度的提高使车体弹性对车体响应的影响加大,因此对采用铝合金等轻型材料的高速客车车体,设计中必须提高车体的一阶垂向弯曲频率。     

基于本征模函数的高速磁浮线路不平顺检测

为了评估磁浮线路的不平顺程度,对实测加速度信号进行分析,发现导向系统纵向振动加速度信号对磁浮线路不平顺长波最敏感.通过对导向系统纵向振动加速度信号进行Hilbert-Huang变换,提取对应长波频率的本征模函数,求得频率族的包络瞬时幅值和瞬时频率,提取了不平顺长波.用该方法分析磁浮列车以430 km/h运行时的实测数据,得到的磁浮线路长波不平顺信号与采用大地测量法测得的结果一致.     

磁浮列车系统动力特性及耦合振动试验研究

结合比例模型的动力试验,系统地描述了磁浮列车系统各子结构的自振特性,在悬浮和行驶状态下结构动态响应,悬浮模块之间的相关特性以及气隙变化,对系统各子结构的耦合振动问题及其起因进行分析,并对如何减小结构响应、控制耦合振动提出解决方法。     

客运列车耐冲击吸能车体设计方法

为了减轻客运列车碰撞事故造成的损失,实现被动安全保护,对组成列车的动车、客车车体结构提出了新的设计方法,重新分配车体各部分刚度,设计出具有合适吸能结构的耐冲击车体,车体结构均按前、中、后三种纵向刚度设置,前后两部分为可以产生塑性变形的弱刚度吸能结构,中间部分为仅产生弹性变形的强刚度弹变结构。当列车在正常运行时,车体有足够的强度和刚度,需要满足有关规范规定的强度、刚度要求;在较高速下发生碰撞事故时,吸能结构能够沿所需方向产生塑性大变形吸收足够冲击动能,保证机器间和乘客区不发生破坏,并延缓碰撞作用时间,降低碰撞瞬间最大减速度,使撞击减速度在人体承受范围内。     

EMS型磁浮列车悬浮力分析

悬浮系统是磁浮列车的重要组成部分,其性能将直接影响车辆的性能。悬浮力是线路桥梁设计和车辆线路动力学分析的基础。根据EMS型磁浮列车的特点,给出了悬浮系统的数学模型,分析了悬浮力的大小及其动态特性。