摘要：在云建模方面,提出一种基于物理仿真和艺术可控性相结合的方法,利用Navier-Stokes流体动力学公式描述单一云朵的聚散和运动,通过盒子的堆积来描述云朵的初始轮廓,最终在盒子内部按流体动力学规律填充粒子生成三维云模型.为了满足实时性要求,在可编程图形芯片上求解Navier-Stokes等式,以便利用图形芯片的并行处理能力加快求解速度.在云的实时渲染方面,基于太阳光照方向和天气状况提出了一种简单的光照模型,大幅度地提高了云的渲染速度.此外,还提出一种改进的环状Impostor技术来提高大范围云层的渲染速度,并通过Shader编程的方法解决了应用Impostor技术到Alpha融合场景中所出现的问题.基于所描述的理论模型,利用三维图形API开发了一套三维云仿真系统,并广泛应用于各种工业仿真和科技娱乐展示项目中,取得了较好的效果.利用该方法生成的云模型具有真实感强、渲染速度快等特点.

摘要：转向架构架是动车组走行部主要承载部件,疲劳强度与轻量化是结构设计的核心内容。以国内主型动车组箱梁型和管梁型构架进行对比研究,通过刚柔耦合车辆动力学仿真及应变寿命疲劳损伤计算,比较轨道三角坑冲击、高速直线运行和低速曲线通过三种典型车辆运行状态下的构架模态振动响应、应变能及疲劳损伤量。根据构架的承载类型,计算构架弹性变形的模态贡献量及对应的应变能分量,提出了应变能质量比作为材料综合利用率的评价方法,用以量化结构的抗疲劳和轻量化设计水平。采用该指标系统评价了两种构架的结构型式:箱梁型构架的垂向刚度低于管梁型构架,垂向弯曲变形量较大的区域如侧梁底部其静态应变能质量比高于管梁型构架;箱梁型构架扭转刚度高于管梁型构架,扭转变形较大的区域如横梁与侧梁的连接位置其动态应变能质量比要小于管梁型构架。提出合理优化质量分布以提高构架主载荷模态频率、降低应变能质量比为目标的结构设计与评价方法。

摘要：根据构架在线路运行中的扭曲状态和标准JIS E 4207:2004《铁路车辆-转向架-转向架构架设计通则》中规定的构架扭转刚度测试方法提出改进的刚度测试方法,新的测试方法简单且实用性较强,误差有效地控制在7%之内。构架根据结构设计形式的不同分为管梁型构架及箱梁型构架。利用新的扭转刚度测试方法分别对管梁型构架及箱梁型构架进行扭转刚度测试,同时理论分析两种类型构架扭转刚度不同的原因。利用ANSYS仿真分析软件对两种类型的转向架构架进行仿真分析,得出:构架扭转刚度的大小主要取决于测量的横截面积及横梁的结构形式,管梁型结构构架扭转刚度小于箱梁型结构构架的扭转刚度;在构架受扭转变形影响较大的区域,如横梁与侧梁的连接位置,由于箱梁型构架扭转模态频率较高,其动应力幅值较管梁型构架要小。

摘要：针对国内尚未制订高速列车车轴强度设计规范的现状,以中国某高速动车组动车车轴强度计算为例,分别采用日本和欧洲的高速列车车轴强度设计规范中的计算方法以及有限元仿真计算方法,对动车车轴的强度进行计算和对比分析。结果表明:3种计算方法计算得到的车轴强度安全系数均大于1,表明车轴强度符合安全要求;欧洲高速列车车轴强度设计规范考虑的载荷较为全面,与有限元仿真计算方法相比,计算结果偏于安全;但对于轮座部位,采用日本的车轴强度计算方法计算出的安全系数偏大,更为保守。

摘要：为研究车下设备对动车组舒适度的影响,建立考虑车体弹性和多个车下设备的高速动车组垂向动力学模型,实现设备的质量参数、结构参数和悬挂参数等参数化建模,基于频域分析法推导系统加速度频响函数表达式,采用随机轨道不平顺激励功率谱和舒适度滤波函数计算舒适度指标,基于最优同调理论设计设备的最优悬挂频率和阻尼比并进行数值验证。结果表明,车体垂弯频率越高、设备质量越大且越靠近车体中心安装,舒适度指标越小,车辆乘坐舒适性越好,建议将大质量设备(4t及以上)悬挂在距车体中心5m以内;设备质心纵向偏心导致其吊挂点的作用力力臂改变和转动惯量增加,造成舒适度指标略有增加;在优化设备悬挂参数时,可以忽略车体结构阻尼的影响;设备质量越大,最优悬挂频率越低、最优悬挂阻尼比越大,且应当基于加速度响应设计最优悬挂阻尼比,最优同调条件为车体和设备的相位差接近π/2;针对所述车辆,设备最优悬挂频率和阻尼比分别为7Hz和0.2~0.3,车体加速度功率谱中的弹性振动主频得到充分抑制。

摘要：采用有限元的分析方法,建立了某型软卧车体的有限元分析模型,并将柔性车体在铁道车辆动力学分析软件ADAMS/Rail12.0中组装成多刚体/柔体耦合的单节车辆动力学分析系统。样机平台上的动力响应分析计算结果反映了多刚体/柔体耦合的实际车辆系统的振动响应。设计了一个新型的因子可调的模糊控制器来抑制柔性车体的动态响应。实现了基于柔性车体的车辆主动悬挂的隔振研究,表明基于柔性车体的车辆主动悬挂系统同样能使车体的振动响应幅值降至理想状态。

摘要：动车组车体正常运营状态下可以保持十分优异的动力学性能,给乘客创造舒适的出行环境,但在偶然情况下也会出现异常弹性振动,也被称为抖车问题,严重影响车辆运行品质。基于线路实测车轮和钢轨外形,建立考虑弹性车体的动车组刚柔耦合动力学模型,仿真再现了动车组车体异常弹性振动现象,并对异常振动原因进行了研究。结果表明:动车组车轮与钢轨匹配关系异常,轮对等效锥度达到0.65,导致转向架蛇行运动频率达到9~10 Hz,与动车组车体一阶菱形模态频率接近,是引发车体产生异常振动的原因。基于此原因,改善轮轨匹配条件、提升车体一阶菱形模态频率和控制转向架蛇行运动相位关系是抑制异常弹性振动的三大方向。通过仿真分析发现,打磨钢轨和镟修车轮均能改善轮轨匹配关系,进而有效解决抖车问题;提升车体一阶菱形模态频率可将转向架蛇行运动频率与车体弹性模态频率分隔开,从而降低车体异常弹性振动;另外,使前后转向架反相位蛇行运动也可以避免激发车体一阶菱形模态。最终建议对异常振动线路轨道进行打磨处理;对于新设计高速动车组车体,建议提升车体一阶菱形模态频率,以提升了动车组车体对磨耗车轮和异常线路的适应性。

摘要：列车运行速度的不断提高使转向架焊接构架疲劳破坏问题日益突出,由于缺乏适用于国内材料和焊接条件的基础疲劳性能数据,对机车车辆工业广泛使用母材和主要焊接接头形式的疲劳性能基本数据库的建设就显得十分必要。利用瑞士RUMAL电磁高频疲劳试验机测定16MnR板材对接接头的疲劳性能。使用成组法和台阶法获得接头的S-N曲线、存活率95%置信度水平90%的P-C-S-N曲线及接头的条件疲劳极限,最后利用八点法获得接头修正的Goodman-Smith图,这些结果可为焊接结构的可靠性设计、服役寿命估计提供试验数据基础。

摘要：根据某型机车车体结构特点,采用Hypermesh软件建立了结构有限元模型;根据EN 12663-2010,参考UIC 566及JIS E 7106 2006,设计了车体计算载荷工况;采用ABAQUS软件对车体钢结构进行了静强度、疲劳强度及模态分析。强度分析结果表明,车体结构强度满足标准要求;模态分析提供了车体结构的前25阶模态频率和模态振型,为车体系统的故障诊断和优化设计提供建议。

摘要：地铁车辆在正常运营过程中发生轴箱吊耳断裂问题,采用有限元分析方法和线路试验开展断裂机理研究,并对吊耳振动水平进行评估。通过分析振动激扰源和结构响应特性,确定断裂原因和提出解决方案并进行试验验证。仿真表明吊耳第一阶固有模态为横向弯曲,主频约260 Hz;吊耳根部内圆弧处为强度薄弱点,与现场裂纹位置吻合。试验表明轴箱体、吊耳振动水平与线路区间相关,钢轨波磨是导致车辆振动水平激增的主因,波长61.5 mm;钢轨波磨波长、车辆常用速度共同作用导致波磨频率在吊耳固有模态频带内,导致结构共振从而引发疲劳破坏,提出钢轨打磨、优化吊耳结构设计和使用管理条件等解决措施。开展钢轨打磨效果验证性试验,表明钢轨打磨可显著降低吊耳加速度水平,使结构应力降低50%以上,但部分线路仍存在轻微波磨,可根据车辆振动数据特征对波磨路段进行定位从而再次进行打磨。