摘要：中子偏置CT(computed tomography)扫描是一种有效的大尺寸样品层析检测方法,但投影数据截断会导致较大的CT系统转台旋转中心标定误差,严重影响成像质量。基于投影数据对称性原理,提出了一种计算旋转中心左侧和右侧投影数据和之间方差的偏置CT扫描旋转中心精确标定算法。设计了对称补数据重建算法和投影数据预处理重建算法,验证得到,对称补数据重建算法对旋转中心标定误差更为敏感,较小的误差值会导致补齐后投影数据出现拼接缝以及拼接错位问题。提出了一种中子投影数据噪声仿真方法,设计的三维仿真模体验证了所提标定算法与投影数据预处理重建算法在不同旋转中心偏置大小以及不同强度投影噪声条件下的性能优势。基于反应堆中子源开展了中子偏置CT扫描成像验证实验,获得了样品清晰的内外部结构细节,中子CT成像系统的成像视野扩大了31.4%。

摘要：目的利用表面织构减摩抗磨的优良特性,将其应用于电接触摩擦表面,探讨它对滑动电接触界面摩擦磨损及电接触可靠性的影响。方法利用激光系统制备2种织构,即方坑型表面织构(SPT)和沟槽型表面织构(GT),并与光滑表面的载流摩擦学信号进行对比分析。利用ABAQUS模拟试验,分析界面接触应力、电压和位移的变化特性。结果随着试验的进行,GT表面的摩擦因数逐渐增大,并与光滑表面达到同一水平(0.7),SPT表面的摩擦因数在整个试验过程中始终较低(0.4)。光滑表面在电接触过程中发生了多频振动现象,2种织构表面的振动信号非常微弱,尤其是SPT表面,仅出现了100 Hz的振动频率。光滑表面和GT表面出现较严重的磨损现象,而SPT表面磨损轻微。有限元分析结果表明,表面织构的存在能够避免应力集中现象,GT表面的应力较大(90MPa),且始终分布在沟槽棱边。结论在电接触状态下,2种织构表面均能不同程度地降低界面的摩擦因数和摩擦力,其中SPT表面的减摩降磨效果最显著。GT表面沟槽棱边的损伤和磨屑堆积是导致其逐渐失去减摩效果的主要原因。模拟分析结果证实,SPT表面织构的存在能避免应力集中,有利于改善磨损和降低振动强度。虽然GT表面的最大应力分布也具有时变特征,但是其值较大,且分布在沟槽棱边,导致沟槽织构的减摩效果逐渐减弱。

摘要：目的 优化Ni60+WC激光熔覆工艺参数,提高熔覆层质量。方法 设计三因素四水平正交试验,通过激光熔覆手段,在Q235钢板表面激光熔覆Ni60+25%WC粉末,并结合超景深光学显微镜和扫描电子显微镜观察熔覆层形貌。同时,以熔覆层几何形貌和气孔率作为优化目标,评估工艺参数对其的影响。结合灰色关联理论,对熔覆层最佳工艺参数进行预测,并进行试验验证。结果 优化后的熔覆层主要以胞状晶为主,且熔覆层和基体形成了良好的冶金结合。采用田口-灰色关联法对激光熔覆工艺参数进行优化,极大地减少了试验次数(从64次减少到16次)。灰色关联度的预测值(0.626 553)与试验验证值(0.672 659)有较高的吻合度,误差仅为7%。优化后的工艺参数组合为激光功率1100W,扫描速度为10mm/s,送粉速率为7.6 g/min。优化后的熔覆层宽度增加了22%(1 949μm增加到2 383μm),稀释率降低了58%(24.42%降低至10.33%),优化后的稀释率更接近目标值10%。同时,气孔率也降低了7%(0.329%降低至0.306%)。优化后的熔覆层润湿角仍小于70°,符合优化目标。结论 田口-灰色关联法能极大地减少试验次数,并较为准确地实现激光熔覆工艺参数的预测优化,有效提高熔覆层的质量,为解决复杂多响应问题的参数优化提供了一种有效手段。

摘要：随着中国高寒地区铁路运输的发展,高速列车在高寒、风雪、霜冻等恶劣环境中运行面临严峻的考验,不仅会增加铁路系统的运营成本,还直接影响到列车运行的安全性和稳定性。列车底部处于无封闭状态,而且裸露在外的转向架结构又极其复杂,造成在高寒地区运行的列车存在转向架结冰积雪等新问题,目前尚无高效的解决方案。先对列车转向架区域结冰积雪状态、规律及形成机理进行了总结,提出影响结冰积雪状态的主要因素,包括雪粒在气场中的运动情况、转向架底部流场情况和转向架底部压差。详细阐述了国内外列车防冰雪及解决转向架积雪结冰问题在近年来的研究进展。随着新材料研发和表面技术水平的提高,具有抗覆冰效果的超疏水表面功能涂层成为一种切实有效的措施。结合已有的金属基体表面降低冰雪附着强度和延缓结冰时间的研究成果,整理出构造微/纳米粗糙结构及降低材料低表面能的具体方法,探讨了超疏水材料在防冰雪方面的应用,并以此基础提出了转向架防冰雪设计的研究方向。

摘要：设计搭建了基于磁巴克豪森噪声(Magnetic Barkhausen noise,MBN)的钢轨白层无损检测系统,打磨U75V钢轨以预制白层,使用1 Hz,8 V的正弦信号磁化打磨钢轨试样并收集表面产生的MBN信号,研究了钢轨白层几何特征、微观组织与MBN信号特征值的关系,并分析了白层对MBN信号的影响机理。结果表明:白层作为磁硬性组织,会降低钢轨表面MBN信号强度。试样无明显白层时,打磨产生的残余拉应力使得MBN信号的峰峰值(V;)和方均根值(V;)较高,当试样出现明显白层后,信号峰峰值和方均根值迅速减弱。白层中的马氏体晶粒细小,大量晶界的存在对磁畴有很强的钉扎作用,在有效检测区域内,当白层厚度增加,次表层可发生偏转的磁畴数量会减少,进而削弱传递到表面的MBN信号强度。MBN信号特征值与白层厚度(δ;)、白层面积(S;)都呈现较好的线性负相关变化关系,其中方均根值与白层面积的线性拟合结果最佳,皮尔森系数为-0.896 9,线性拟合度达0.794 1。MBN信号特征值对钢轨白层的厚度、面积等几何特征具有定量分析能力,试验结果对服役钢轨的维护作业具有一定的指导意义。

摘要：轮轨界面撒砂增黏作为保障列车安全可靠运行的重要手段,是一个动态复杂的过程,涉及颗粒从撒砂装置加速后的喷射行为、喷射后砂颗粒进入轮轨界面的弹射行为、破碎后增黏及摩擦磨损行为。基于列车运动中轮轨的相对运动关系,设计研发1∶1全尺寸列车轮轨增黏撒砂过程模拟装置,构建撒砂过程可视化检测分析技术,实现不同列车速度(0~120km/h)、横风速度(0~15 m/s)、撒砂器类型、喷嘴安装位置、增黏颗粒特性、撒砂参数等多参数下列车轮轨增黏撒砂过程的真实模拟与检测。利用文丘里撒砂器进行砂颗粒喷射行为与颗粒利用率试验,结果表明,在无横风条件下,砂颗粒的喷射轨迹基本呈现锥状,随砂颗粒粒径增大,颗粒喷射速度呈现降低趋势,喷射过程中随流性变差,更难进入轮轨界面,降低砂颗粒利用率;随着横风速度增大,砂颗粒喷射轨迹的最大偏移角度也逐渐增大。未来可利用研发设计的列车轮轨增黏撒砂过程模拟装置与检测技术进行列车增黏撒砂影响因素与关键参数的研究,为现场列车撒砂增黏性能优化提升和制定撒砂增黏技术标准提供关键支撑。

摘要：轮轨黏着-蠕滑特性直接影响着轮轨系统的工作性能和列车的运行安全。为在轮轨接触数值模型中合理地表征实测黏着-蠕滑曲线的影响,在KP模型和改进FASTSIM模型的基础上,提出了黏着-蠕滑特征参数初值计算方法,结合遗传算法设计参数拟合过程并选取合适的适应度函数,形成了一种获取描述轮轨黏着-蠕滑特性特征参数的通用方法,随后以160 km/h速度的实测蠕滑数据为例,分析对比了本文算法拟合蠕滑曲线的计算效率及与理想工况下局部接触结果的差异。研究表明:(1)本文提出的算法在拟合不同速度工况对应的实测黏着-蠕滑曲线时均具有较高的精度,提出的拟合特征参数取值范围提高了遗传算法收敛速度,与遍历法相比计算速度提高18.5倍;(2)考虑潮湿环境实测轮轨黏着-蠕滑曲线时,轮轨黏滑分布、切向接触应力较干态理想工况有显著差异,主要体现在接触斑最大切向接触应力减小、滑动区面积随蠕滑率增大的速度减缓等。本文算法满足车辆-轨道耦合动力学数值仿真要求,可更真实地模拟实际环境条件下的轮轨相互作用。

摘要：凸轮机构的运动设计主要包括从动件运动规律的确定和凸轮轮廓曲线的设计等。通常是先确定从动件的运动规律,然后根据从动件的运动规律确定凸轮的轮廓曲线。本文是在从动件运动规律确定的情况下,利用MATLAB强大的数据处理功能来确定凸轮轮廓曲线。本文以尖底直动从动件盘形凸轮为例,对其凸轮轮廓曲线进行设计。结果表明:在从动件运动规律确定的情况下,利用MATLAB软件,可以很方便的得到相应的轮廓曲线。

摘要：基于matlab强大的数值计算功能,借助fsolve函数,建立一个平面四杆机构模型,并对此进行运动仿真,为平面四杆机构的尺寸优化设计和运动分析提供一条简单实用的捷径。

摘要：列车轮对表面缺陷及磨耗后的车轮轮型参数对列车安全行驶具有重要影响。搭建一种基于结构光与双目立体视觉相结合的非接触式列车轮对型面检测系统,设计针对车轮滚动圆直径、轮缘高度、轮缘厚度以及车轮擦伤的双目视觉无损检测方法。首先基于迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法将各相机采集的车轮型面数据拼接为整体车轮点云三维模型;然后,从该三维模型中提取出滚动圆与轮缘顶点圆,基于最小二乘拟合法分别计算滚动圆直径、轮缘高度、轮缘厚度参数;最后,基于模式匹配方法检测车轮型面是否出现擦伤缺陷,并计算得到擦伤深度。检测结果表明:该列车轮对型面检测系统及表征方法对于滚动圆直径检测误差为0.22 mm,对于轮缘高度与轮缘厚度检测误差分别为–0.08 mm及0.07 mm,最大擦伤深度检测误差为0.18 mm。研究成果可有效检测列车车轮型面参数及擦伤缺陷,具有较强的工程应用价值。