摘要：针对高速铁路双块式无砟轨道道床板-支承层层间界面损伤及疲劳破坏问题,制作了混凝土复合试件并开展界面疲劳开裂试验,研究了循环荷载下层间界面的力学性能演变规律。基于试验得到了界面张力-位移关系以及界面疲劳S-N曲线,并与相关文献对比验证了结果的合理性;同时,探明了界面张开位移、速率与幅值增长率随荷载循环次数的演变规律。结果表明:界面张开位移呈现出快速增长、稳定与不稳定增长三个阶段,张开位移幅值约为5~15μm时混凝土界面出现分离现象;界面疲劳破坏历程以第二阶段为主,可通过监测界面张开位移幅值预估界面疲劳剩余寿命,对无砟轨道安全服役提供参考。

摘要：上海磁浮列车由于流线型车头较短,气动性能并不理想,根据国内厂家给定的列车横断面尺寸和对气动性能的要求,对国产磁浮列车气动外形进行多方案设计,通过求解三维可压N-S方程和k-ε双方程湍流模型,对提出的磁浮列车各种外形方案的气动性能进行数值模拟计算,并根据计算结果进一步改进气动外形,如此反复,直至得出气动性能和外观最优的磁浮列车外形。在最终选定的三种设计方案中,方案3由于水平投影轮廓线较窄、最大纵剖面轮廓线曲率较小,其整车空气阻力和列车交会压力波都较其它两种方案要小,因此为最佳的气动外形方案。通过比较分析,此次选用的国产磁浮列车外形,列车以430km/h运行时三节车总的空气阻力为33.84kN,而上海磁浮列车为54.07kN;国产磁浮列车最大列车交会压力波幅值为2913Pa,而在同等条件下上海磁浮列车为3827Pa,其气动性能明显优于上海磁浮列车。

摘要：车载变压器是高速重载列车的动力来源,其设计结构复杂,运行工况恶劣,且传统计划检修方式存在欠维修和过度维修等问题。针对这些问题,研究了车载变压器的油箱、绕组结构特点和运行特征,分析了电压波动、激磁涌流、散热不良、高次谐波、机械振动等恶劣运行工况和外部环境对车载变压器绝缘系统的影响。进一步总结了目前车载变压器故障预测与健康管理(prognostic and health management,PHM)研究存在的关键问题,给出了车载变压器PHM的体系结构及工作流程,阐明了PHM各周期间的逻辑关系,分析了国内外车载变压器状态监测、状态评估、故障诊断、故障预测与维修决策等方面的研究现状及存在和待解决的问题,并探讨了未来开展车载变压器PHM值得继续研究的方面。

摘要：仿真器平台的结构参数直接影响仿真器的模拟逼真度。根据平台机构尺寸参数确定仿真器平台最大线(角)位移,结合仿真载运工具实际运动信号辨识出相应洗出算法参数,从而求解出仿真器驾驶员运动感觉,构造人体运动感觉误差作为模拟逼真度衡量标准,在建立平台机构尺寸参数和模拟逼真度之间联系的基础上,提出面向模拟逼真度的仿真器平台结构参数优化方法。运用该方法对牵引动力国家重点实验室研制的高速列车驾驶仿真器进行优化设计。计算结果表明:结构参数优化后的仿真器平台运动充分利用了其工作空间;产生的仿真器驾驶员运动感觉误差较优化前降低了84.57%,显著地提高了模拟逼真度。

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：开发了反应堆结构材料常规疲劳数据库管理系统。库中包含了常规疲劳设计分析曲线参量,即应力-寿命、概率-应力-寿命、应变-寿命、概率-应变-寿命、循环应力-应变及概率-循环应力-应变曲线参量,以及相关材料和试验条件信息。可通过材料名称或机械性能区间指标查询。根据查询结果,可进行常规疲劳设计分析与评价或常规疲劳可靠性设计分析与评价。

摘要：针对高速铁路轮轨系统高频冲击、摩擦温升和塑性变形等服役条件与力学性能需求,采用Gleeble-3800试验机和分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)研究了宽温度(293~873 K)和宽应变率(0.001~2400 s^(–1))范围内高速动车组D2车轮钢的单轴压缩力学性能,分析了其应力-应变响应的应变率敏感性和温度依赖性,揭示了率温耦合作用下D2车轮钢的压缩变形机理与微观组织演化规律,构建了可准确表征D2车轮钢塑性流动行为的修正Johnson-Cook模型.结果表明, D2车轮钢的压缩力学响应具有明显的应变率强化效应和温度软化效应,且受加工硬化、应变率效应、热软化效应和绝热温升等因素的耦合影响.准静态加载下,温度升高会促进D2车轮钢显微组织的动态再结晶和渗碳体片层的弯折、碎裂,甚至溶解,增强其热软化效应;而动态加载下, D2车轮钢的塑性变形随着应变率的增大而加剧,但温度对材料微观组织演变的影响较小.高应变率下产生的高位错密度、晶粒细化、渗碳体片层间距减小,以及回溶碳原子产生的弥散强化效应使得D2车轮钢在高温下仍能保持良好的力学强度.考虑温度和应变率耦合影响的修正Johnson-Cook模型能够准确地预测D2车轮钢的塑性流动应力-应变响应.研究结果可为高速列车轮轨系统服役安全设计和评估提供指导与参考.

摘要：利用轮轨型面测量仪现场实测SS4型机车JM3磨耗型车轮踏面和干线铁路曲线段不同位置的钢轨型面。选取典型轮轨型面,建立三维弹塑性接触有限元模型,利用有限元软件Marc计算两种车轮在不同位置处与钢轨的接触状态。分析结果表明:同一段曲线上不同曲率钢轨的磨耗量和磨耗区域有较大差异;在相同外载荷条件下,与标准车轮相比,磨耗车轮与实测钢轨的接触斑面积较大,轮轨型面匹配较好,接触状况得到改善;针对线路上大量磨耗状态车轮,曲线钢轨型面应以磨耗状态车轮型面为参考对象进行设计,而不是标准车轮型面。

摘要：利用轮轨型面测量仪测量大量即将磨耗到限的车轮踏面和钢轨轨头型面(简称旧轮和旧轨型面),从中选取具有一般性的型面建立三维有限元模型,分别研究了新旧车轮与新旧钢轨配合接触问题。通过几种轮轨接触模型的计算,总结了不同模型的接触斑面积、形状、位置,以及接触力分布和等效应力的变化规律,并分析了旧轮和旧轨被挤压出飞边的原因。结果表明:新轮-旧轨接触模型的接触斑面积较小,等效应力较大,接触位置在轨顶的两侧,说明磨耗到限旧轮踏面被镟修成标准轮踏面形状的不合理性。旧轮-旧轨配合,与其他模型相比接触斑面积最大,轮轨匹配相对较好,因此,适应旧轨轨头型面的车轮踏面形状设计对于减缓轮轨磨耗具有重要的意义。

摘要：在不同试验参数下,采用自主设计的螺栓加载装置,系统地开展偏心载荷作用下螺栓连接结构的松动试验。通过获取螺栓轴向力时变曲线,研究偏心载荷作用下螺栓连接结构的松动行为;运用三维显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)以及X射线电子能谱仪(Energy dispersive X-ray,EDX)等分析方法对试验后的螺纹接触表面进行损伤形貌分析,深入讨论螺纹接触界面的微动运行行为(微观滑移和微动磨损)对螺栓松动的影响规律,进一步揭示螺栓连接结构的松动机理。结果表明:在偏心载荷作用下,螺栓轴向力表现出明显的下降趋势,但拧松力矩变化较小。螺栓轴向力的下降过程可以分为两个阶段:(1)由于螺纹接触表面粗糙峰被去除和连接结构的塑性变形,轴向力迅速下降;(2)由于材料的棘轮效应,塑性变形趋于安定极限,螺纹接触面之间的微动磨损导致螺栓轴向力缓慢下降。螺纹接触面之间的损伤机制主要表现为疲劳磨损,并伴随磨粒磨损和黏着磨损。此外,运用ABAQUS对试验过程进行数值模拟,其计算结果与试验结果相互吻合。