基于结构应力法的车体结构疲劳裂纹扩展与剩余寿命评估

为了弥补名义应力法不能针对具有初始裂纹的焊接结构进行评估的不足,采用结构应力法,在断裂力学的基础上推导了考虑裂纹扩展增量的焊缝裂纹扩展计算方法。以复铰式100%低地板有轨电车为研究对象,采用名义应力法确定了典型工况下车体疲劳强度薄弱焊缝的位置,并基于结构应力法提取了该位置的膜应力和弯曲应力,并应用焊缝裂纹扩展计算方法对车体薄弱位置的焊缝进行了剩余寿命评估。研究结果表明:初始裂纹的存在导致车体寿命远低于设计寿命(1E7),但仍然具有一定的服役空间,可以利用焊缝裂纹扩展计算方法对含有缺陷的结构进行剩余寿命评估,并根据计算结果制定相应的维修策略。     

地震环境下高速列车最大安全运行速度分析

为研究地震环境对高速列车运行速度的影响,以某型动车组为研究对象,建立高速列车动力学模型。采用"金井清-田治见宏模型"对地震地面运动进行模拟,将模型中的地震动功率谱转换成位移功率谱,并求解出地震动的传递函数,将地震激励通过传递函数以位移的形式输入高速列车动力学模型中。以地震烈度7度为例,从脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等动力学性能指标对不同速度等级下的高速列车进行动力学分析,并得到一个高速列车最大安全运行速度的参考值。分析结果表明,在地震动作用下,高速列车运行速度的大小对其动力学性能有着不可忽视的影响,并且通过对比不同速度等级下高速列车的动力学性能指标,得出在地震烈度为7度时高速列车最大安全运行速度为50 km/h,对列车在突发地震时运行速度的调整具有一定的参考价值。     

基于不确定性、宽边界的汽车开关信号处理系统设计及应用

设计了确定性、窄边界的汽车开关信号处理系统,并应用于序列汽车开关信号处理,因其存在信号处理单一、边界窄的局限性,进而提出了不确定性、宽边界的汽车开关信号处理系统模型,并通过设计对应处理电路及策略,可靠解决了序列化、宽边界汽车开关信号的可配置化问题,丰富了车辆体验,缩短了车型开发周期,也提高了售后维护管理效率,对汽车的智能网联化发展具有促进应用价值。     

铁路道口预警与防护系统综述

铁路道口一直都是铁路安全的薄弱环节,事故频发,威胁着人们生命财产的安全。铁路道口预警与防护系统的出现为保障道口附近的安全提供了一种方法,达到了减员增效的目的。文章介绍了6种具体的道口预警与防护设备,简述了相关的检测原理;同时介绍1个系统的4个重要组成部分,各部分涉及的检测方式及其工作原理,并对各方式进行了优缺点比较。     

空气弹簧气室载荷对焊接构架疲劳强度影响

为保证轨道车辆结构安全性,针对二系悬挂采用空气弹簧的转向架焊接构架,基于JIS标准的疲劳评价方法和Goodman图法,根据EN 13749主要运营工况进行加载,从工程应用角度出发,以构架焊接成型后是否可从外部进行实时监测和检测为评判标准,将侧梁上盖板单边角焊缝分为梁内焊根和梁外焊趾,将侧梁双边角焊缝分为梁内角焊缝和梁外角焊缝分别进行疲劳校核,完成了焊接构架侧梁角焊缝全面的疲劳评估。以是否添加空气弹簧气室压力作为研究变量,依照运动中机械载荷带来的空气弹簧气室压力变化进行气室载荷加载,研究空气弹簧气室压力对构架疲劳强度的影响。结果表明:在4种焊缝特征类型中,上盖板单边角焊缝焊根和背面焊接位置角焊缝基于JIS标准疲劳设计未满足疲劳强度要求;侧梁上盖板单边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响,焊根部位疲劳安全系数降低7.1%,焊趾部位疲劳安全系数降低29.8%;而侧梁内侧、外侧双边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响较小,疲劳安全因子降低仅2%左右。     

新型城市轨道交通车辆切削式防爬器研究

[目的]当前,切削式防爬器存在切削初始峰值力过高问题,会出现刀具脱落或断裂,造成防爬器失效的情况。而且,既有双切削式防爬器极易出现内部切屑在管内堆积的情况。因此需对新型城市轨道交通车辆切削式防爬器进行研究。[方法]先建立切削式防爬器的有限元模型,通过将切削式防爬器的切削力、碰撞吸能仿真结果同相关文献的试验结果对比,验证有限元模型模拟方法的准确性。介绍蜂窝切削复合式防爬器和改进的内外双切削式防爬器的工作原理,并通过有限元模型的模拟计算,分析两种新型切削式防爬器的切削性能。[结果及结论]在切削式防爬器出现初始峰值力的位置设置诱导槽,可以有效地降低该峰值力;诱导槽的深度不小于切削深度效果更佳;诱导槽的宽度过大,会导致二次峰值力的增加,且刀具通过该诱导槽之后切削力会出现较大波动。与传统的抽屉式蜂窝防爬器相比,蜂窝切削复合式防爬器不仅吸能能力极为优秀,还能更换部件,具有可重复利用的特性。新型内外双切削式防爬器能将切屑从管内顺利排出,从而避免了切屑堆积。对比单切削式的防爬器,新型内外双切削式防爬器的吸能性能更优。     

车辆设备箱体刚度提升方法研究

针对轨道车辆设备箱体在长期服役过程中易发生变形、产生裂纹等问题,对比研究了板型选择法、反变形法、约束法和加筋法4种增加轨道车辆设备箱体刚度的方法。通过对比某辅助逆变器分别采用平板和5种波纹板作为底板时的静强度、疲劳寿命和模态,确定半圆形波纹板为最合理的板型,利用5种波纹板均布力近似特征关系式,验证了仿真的准确性。进而,提出了以一阶模态基平面以外节点的位移作为反向预变形量而增加刚度的设想,仿真计算结果表明,箱体刚度大大增加。在此基础上,对比箱体底板采用9种约束方式下的模态,可知四周焊接约束条件下的刚度最大。此外,在3种布置方式下,底板采用8种常见筋板时对箱体整体性能影响的分析结果表明,采用工字型截面筋板且横向等距布置时可获得最大刚度。     

吸能装置对列车碰撞能量吸收的影响研究

为研究附加式吸能装置"载荷-位移"关系曲线的不同形式对轨道列车碰撞动能吸收效果的影响,建立了2列8编组列车一维碰撞多刚体动力学模型,并对其进行计算分析。结果表明,在具有相同设计吸能容量的前提下,将吸能装置的载荷-位移关系曲线设计成等梯度多段形式或具有一定正斜率的形式,比将其设计成单一定常型的形式吸收更多的碰撞动能;载荷-位移曲线斜率越大,吸收的能量越多。此外,研究了三节金属翻卷圆管在轴向压缩下的载荷-位移关系,发现在一定设计参数下,载荷-位移关系曲线近乎等梯度的两段形式;同时,圆管的冲程效率为76.5%,达到理论冲程效率(80%)的95%以上,证明三节金属翻卷圆管具有良好的可变形能力和吸能能力。     

加载波形对LZ50车轴钢疲劳裂纹扩展行为的影响

在三角波、正弦波、方波3种加载波形下对LZ50车轴钢紧凑拉伸试样开展疲劳裂纹扩展试验,采用扫描电镜观察断口形貌,并结合试验数据分析加载波形对裂纹尺寸增量和扩展速率的影响。结果显示:加载频率较高时,疲劳裂纹扩展行为对波形的敏感性较低,断口形貌基本相同;加载频率较低时,波形对疲劳裂纹扩展行为的影响增大,断口形貌出现差异;稳态扩展区以疲劳条带为主要扩展机制,三角波加载下的疲劳条带间距明显小于其他2种波形,其失稳扩展区形貌以韧窝为主,且韧窝较其他2种波形下的小且浅。同时,基于LS-DYNA软件和节点位移外推法对CT试样在3种加载波形下的应力强度因子进行计算和分析。结果表明:仿真分析波形对疲劳裂纹扩展的影响机制与试验结果基本一致。