摘要：通过有限元分析对某中低速磁悬浮转向机构的拉杆进行了失稳分析,通过理论计算,屈曲分析以及大变形计算方法对拉杆分别进行了临界载荷的计算。在屈曲分析中对比了不同初始载荷对计算结果的影响,在大变形分析中对比了不同的扰动力大小对临界载荷计算的影响。研究结果表明:欧拉公式、屈曲分析以及大变形方法计算所得的临界载荷基本一致;当施加的初始载荷不同时,特征值屈曲分析的临界载荷基本一致;大变形分析中,在不同的扰动作用下,扰动越小,计算所得的临界载荷越接近理论值。

摘要：为研究某型地铁车辆蜂窝式防爬器的吸能特性,根据轨道车辆耐撞性标准,对其吸能区域的结构进行合理设计,进而研究了不同薄壁壳厚度和蜂窝厚度下蜂窝式防爬器的吸能特性。利用四次多项式响应面代理模型拟合出其压缩力效率,并运用多岛遗传算法对其压缩力效率最大值进行寻优。结果表明:多级蜂窝式防爬器的比吸能和压缩力效率都明显优于相同质量下的单级蜂窝式防爬器和圆管式防爬器;薄壁壳壁厚对多级蜂窝式防爬器的撞击力影响较铝蜂窝壁厚更为显著;通过使用四次多项式响应面法和多岛遗传算法在设计空间中寻找到其最优的壁厚组合,压缩力效率比优化前提高了6.03%,相较圆管式防爬器提高了60.96%;该防爬器在压缩力效率和比吸能方面具有明显优势,应用于地铁车辆的吸能防爬环节将发挥其重要的作用。

摘要：为了明确在低温环境下铁路车轴钢的疲劳短裂纹扩展行为,以LZ50钢为对象,依据冲击试验结果和材料S-N曲线,设计并完成不同低温环境下的疲劳短裂纹复型试验,采用包含多种微观结构障碍影响的短裂纹扩展率模型对试验结果进行拟合。研究结果表明:温度为-10,-30和-50℃的疲劳寿命分别为室温下的2.3,2.8和11.7倍,疲劳寿命随环境温度降低而大幅度提高;在微观短裂纹(MSC)阶段,裂纹扩展率受材料微观结构影响经历2次降速,在物理短裂纹(PSC)阶段,裂纹扩展率持续增加,且随温度降低而下降;LZ50车轴钢MSC和PSC阶段分界点对应的疲劳寿命分数为0.47左右,临界裂纹长度约为100μm,且材料韧脆转变对短裂纹行为影响不大;所采用的扩展率模型对不同温度下短裂纹试验结果均可得到较好的拟合效果。

摘要：为研究某型地铁车辆的铝蜂窝防爬器的吸能防爬特性,利用非线性有限元数值模拟方法,建立了可靠的等效铝蜂窝防爬器有限元模型。通过对不同结构参数铝蜂窝防爬器的吸能特性研究,对该防爬器进行了优化设计,并将优化后的防爬器用于整车,模拟了6编组地铁车辆在速度为25 km/h时的对撞工况。仿真结果表明,增加薄壁壳壁厚将使碰撞初始峰值力大幅度增加,碰撞力的波动也随之增大;在多个铝蜂窝块之间插入隔板串联组合使用,将极大地提高蜂窝块的吸能效果;在薄壁壳上开诱导孔是诱导防爬器稳定有序变形的手段之一,但是诱导孔数量过多反而对吸能造成不利影响。通过整车碰撞模拟,以欧洲铁路标准EN15227:2020的相关要求对其进行评判,证明了该防爬器具有良好的吸能和防爬性能,为铝蜂窝防爬器在地铁车辆上的应用提供了理论依据。

摘要：运用多体系统分析方法,建立轮轨系统的准弹性接触模型,对摆动式转向架货车的动力学性能进行仿真,运用有限元方法和Hook定律将弹簧托板等效为弹簧、刚体加弹簧以及柔性体,并在动力学彷真中评估这3种情况对货车车体振动响应的影响,找出系统动力学分析中合理等效薄壁部件的方法。通过结果分析,在车辆低速运行阶段,为加快分析速度可将弹簧拖板等效为1个弹簧元件,而在高速运行阶段,需要将弹簧拖板等效为柔性体,以考虑弹簧拖板自身振动对车辆整体性能的影响,使车辆设计趋于合理。

摘要：为研究三节直翻卷圆管轴向压缩下的吸能特性,采用非线性有限元软件LS-DYNA进行了仿真分析,发现当上圆管、下圆管壁厚越接近且上圆管厚度略大于下圆管时,载荷-位移曲线统一于一条平稳的水平线,圧缩力效率乘积可达0.838 7,比吸能可达15.342 8 J/g,冲程效率高达76%,接近理论值。针对三节直翻卷圆管冲程效率高、载荷十分平稳但比吸能欠缺的特点,在其内部填充波纹管和多胞管以提高总吸能及比吸能。结果表明:填充后形成的组合吸能装置延续了冲程效率高、载荷平稳的特性,相比单一直翻卷管,总吸能提高了105.75%,比吸能提高了26.28%。利用径向基函数代理模型及遗传算法对组合吸能装置的比吸能进行寻优,优化结果显示,最大比吸能在多胞管、波纹管壁厚分别取上限值、下限值时达到,且相比单一直翻卷管,其值提高了30.86%。

摘要：为获取不锈钢车体点焊结构的疲劳特性,提出了一种用于点焊疲劳寿命评估的S-N曲线和P-S-N曲线.首先,对点焊试件进行拉剪疲劳试验,得到点焊试件的疲劳寿命.然后,建立点焊试件体单元和壳单元有限元模型,并将仿真结果与准静态试验结果对比,验证了壳单元有限元模型的准确性.之后,基于Rupp法得到点焊试件的等效结构应力,并根据等效结构应力和试验寿命得到点焊试件在不同应力比下的S-N曲线.为了消除应力比对S-N曲线的影响,基于Goodman修正法将非对称循环下的结构应力当量为对称循环下的结构应力,得到了点焊试件的基本S-N曲线.最后,根据三种方法绘制出了点焊的P-S-N曲线,对比得到基于破坏率的方法一和基于等效寿命的方法三能够较为准确地预测点焊的真实寿命,为点焊结构的设计及寿命预测提供一定的参考.

摘要：目前求解多轴疲劳问题大都集中在时域分析中,对于轨道车辆及其设备采用该方法并不太适用。设计一种采用损伤累积法确定临界损伤平面的频域方法,给出通过概率密度函数计算空间中各平面损伤累积的具体流程。通过计算3个工况与时域瞬态分析、频域单轴线性累加的结果进行对比,验证该方法的有效性。

摘要：螺栓连接结构的载荷分配比例和螺栓与被连接件间的轴向相对刚度密切相关。为了更准确地求解螺栓连接结构中螺栓与被连接件间的轴向相对刚度,基于被连接件垂直于螺栓轴的各受压层压应力均匀分布与非均匀分布形式下的轴向压缩变形量解析式,结合有限元仿真结果,提出了被连接件压缩变形体起始直径的修正公式及轴向压缩变形量的修正解析式。通过提取仿真应力值,对压应力理论修正方程、压应力仿真拟合方程进行积分计算。对比计算结果发现:用仿真拟合方程计算得到的被连接件压缩变形体轴向压缩变形量与用理论修正方程计算得到的变形量的误差小于2.5%,这说明用仿真拟合方程求解被连接件压缩变形体的轴向压缩变形量具有较高的精度。研究结果表明:修正起始直径与夹紧长度、螺栓头与螺母支承面直径呈线性关系。压应力非均匀分布下,用被连接件压缩变形体轴向压缩变形量的修正解析式求解螺栓与被连接件间轴向相对刚度时,误差小于2%,表明该修正解析式能够较为准确地计算螺栓与被连接件间的轴向相对刚度。在修正起始直径的基础上,基于被连接件各受压层压应力非均匀分布的轴向相对刚度计算结果比基于均匀分布的更准确。研究结果为理论研究和实际工程中准确分析螺栓的受力情况提供了一定参考。

摘要：为研究列车碰撞响应机理,基于多体动力学方法,建立包括轨道子系统、轮轨关系子系统、车钩缓冲器-防爬器子系统以及车辆子系统的列车纵向-垂向平面碰撞动力学模型。轨道子系统中将钢轨假设为离散点支撑的Timoshenko梁;轮轨关系子系统考虑了大蠕滑情况下轮轨切向力的计算;钩缓-防爬器子系统中考虑了车钩和防爬器转动以及动态因素对吸能特性的影响;车辆子系统中考虑了车端点头运动和吸能变形模式以及悬挂系统的非线性特性影响。采用显示数值积分方法,编制了该耦合系统的动力学仿真程序,并进行时域求解。将数值求解结果与有限元仿真和试验结果进行比较,验证了列车纵向-垂向碰撞动力学耦合模型的正确性。论文研究成果为进一步研究车辆主要结构参数对碰撞性能的影响规律、改善列车碰撞动力学行为以及新型耐撞性车辆设计提供了理论依据和仿真手段。