摘要：开展了EA4T合金钢材料的低周疲劳试验、旋转弯曲高周疲劳试验与裂纹扩展速率试验,考虑载荷类型、表面质量与尺寸系数等因素,修正了标准小试样疲劳极限以预测全尺寸车轴的疲劳性能;建立了轴箱内置铁路车轴(内箱车轴)的有限元模型,分析了内箱车轴与传统轴箱外置铁路车轴(外箱车轴)临界安全部位的差异;基于安全寿命设计理论,结合修正的线性Miner疲劳累积损伤准则和载荷谱,研究了内箱车轴的疲劳强度与服役性能;分别采用Paris公式、NASGRO方程和LAPS模型拟合了裂纹扩展速率曲线,基于损伤容限设计方法估算了内箱车轴和外箱车轴的裂纹扩展寿命。研究结果表明:标准小试样的疲劳极限明显高于全尺寸车轴,其疲劳极限均值分别为369、286 MPa;与传统外箱车轴相比,由于加载位置的改变,内箱车轴的临界安全部位从卸荷槽处转移至轴身中部;内箱车轴疲劳总寿命为2.5×1012 km,满足30年服役寿命的设计要求;但是在运输或服役过程中车轴表面不可避免会存在缺陷,缺陷处存在严重的应力集中,为裂纹的萌生和扩展提供了便利条件,使车轴疲劳寿命大幅降低;当车轴临界安全部位的裂纹深度扩展到5 mm时,内箱车轴和外箱车轴的剩余寿命分别仅为3.2×105、2.0×105 km,应根据无损探伤精度合理制定无损检测周期,确保车轴安全服役。

摘要：提出一种基于平台机构尺寸参数确定洗出算法参数的方法,分析了不同的尺寸参数对模拟器逼真度的影响。首先根据平台机构尺寸参数确定出模拟器上平台最大线(角)位移;然后结合该线(角)位移与车辆实际运动信号辨识洗出算法参数;最后求得不同的尺寸参数与模拟器逼真度之间的关系。仿真结果表明:新的洗出算法参数使得平台在充分利用工作空间的基础上,提高了模拟器逼真度;并得到平台机构尺寸参数与模拟器逼真度表达式之间的对应关系图,不仅为洗出算法参数优化建立了一种新的有效途径,而且为从模拟器逼真度出发设计平台机构尺寸参数奠定了理论基础。

摘要：为了改善具有参数不确定的能量回馈式主动悬挂系统的稳定性、减振性能以及能量回馈性能,对含摄动的系统模型进行了鲁棒控制器设计,并给出了系统的能量平衡条件.在MATLAB/SIMULINK下,对控制系统进行了仿真.结果表明,鲁棒控制器使得能量回馈式主动悬挂系统稳定;相比传统最优控制器,减振性能得到明显改善;控制作用力、悬挂动行程、轮胎动位移、车身加速度的均方根值分别降低了45.19%、52.15%、61.19%和15.79%;整个仿真过程回收能量1 831 J.

摘要：为了降低磁浮列车与轨道梁的垂向耦合振动强度,提高磁浮列车的曲线通过能力,对TR08磁浮列车的走行部结构进行了改进设计。通过移植TR08磁浮列车模型的功能模块,构建了新型磁浮列车动力学模型,并模拟分析了车辆、轨道梁的动力响应和曲线通过性能。结果表明:新型磁浮列车降低了轨道梁的响应,提高了曲线通过能力,其设计思路合理。

摘要：在对广义增量应力状态相关损伤模型(GISSMO)失效准则5个基本特性分析的基础上,以DP800为基础材料,从应变场分布、失效单元应力三轴度和应力-应变关系3个方面验证GISSMO失效准则在仿真过程中预测各向同性韧性材料失效的准确性;在此基础上,以挤压式与压溃式2种机车车辆常用吸能装置为研究对象,对比不考虑失效、考虑V-M应变失效准则,考虑GISSMO失效准则条件下,2种吸能装置的失效行为与碰撞特性。研究结果表明:GISSMO失效准则在描述各向同性韧性材料失效行为方面具有较大的优势;吸能装置在轴向碰撞过程中的应力三轴度处于不断变化中,采用考虑应力三轴度的GISSMO失效准则使得仿真结果更准确;针对压溃式吸能装置,在材料断裂应变较小时,采用GISSMO失效准则的仿真计算中结构压溃过程会出现大面积撕裂等失效行为,降低结构的碰撞力和吸能量,在此类吸能装置设计的材料选择中应选择断裂应变较大的材料。

摘要：研究目的:为研究高速列车制动对高墩桥梁纵向动力响应的影响,本文利用自主研发软件TTBLS-DYNA建立列车-轨道-桥梁耦合系统纵向动力模型,分别采用有限元方法建立轨道-桥梁三维空间模型,采用刚体动力学方法建立车辆纵向动力模型。依据动车组的制动减速度特性曲线,通过数值积分方法求解车辆和桥梁耦合动力方程,进行耦合系统纵向动力响应分析,并以石夹沟高墩简支梁桥为例进行车-桥纵向耦合振动分析。研究结论:(1)高速列车在高墩桥梁上快速制动时,对高墩桥梁纵向振动影响较小,主梁纵向位移最大值为0.17 mm,纵向加速度最大值为58 mm/s2;(2)列车制动过程中,主梁纵向位移具有累积性,最大值一般出现在列车制动停车之前,而纵向振动加速度与之相反,最大值一般出现在列车停车瞬间;(3)按照现行《铁路桥涵设计规范》制动力静力计算方法得到的最大墩底弯矩为3 960.7 kN·m,本文算法得到的最大值为1 152.0 kN·m,仅为规范静力算法的31.5%,表明规范对制动力的取值具有较大的安全储备;(4)本研究成果可为高墩铁路桥梁的设计提供参考。

摘要：从铁路车辆的安全运用及服役评估出发,论述了转向架部件(如构架、车轴等)的抗疲劳评估及应用进展,重点分析了合金钢EA4T车轴和碳素钢S38C车轴的设计理念差别,阐明了车轴运用评估中存在的难定量和过保守的理论局限性;首创了"名义应力"+"损伤容限"有机融合的阶梯疲劳评估方法,给出了样本信息聚集改进原理、基于单轴拉伸的裂纹扩展模型、应力-缺陷-寿命的三参数评估图和表面残余应力重建等四大关键技术。分析结果表明:基于传统名义应力法的抗疲劳设计给出的寿命预测偏于保守,导致车辆部件维修不足或者过度维修;基于单轴拉伸性能的新型裂纹扩展模型的精度优于NASGRO方程;Kitagawa-Takahashi图把基于名义应力的疲劳极限和基于断裂力学的缺陷特征有机关联起来,比Goodman图更直观、定量和全面;基于表面单位压力法,获得了与实测结果一致的S38C车轴的压缩残余应力分布,表明压缩残余应力的引入提高了新干线车轴的抗微动磨损能力和抗疲劳裂纹扩展能力;广域环境服役、超高周疲劳、增材修复再制造、断裂求解技术及动力学和强度学结合等问题成为未来研究的重要课题。

摘要：针对重型液压模块挂车的动态响应特性及车架疲劳强度研究的问题,考虑车架弹性动态特征与液压悬挂系统的影响,建立了挂车刚柔耦合多体系统动力学模型。进行了不同的路面等级与车速下的运行工况对挂车系统动态响应特性的影响研究。将多体动力学仿真的结果作为疲劳分析的载荷历程,基于焊接结构疲劳分析的热点应力法,进行了车架危险部位疲劳寿命预测。在D级路面、车速为5.55m/s下的运行工况,车架危险部位的最小疲劳寿命值为18.71年大于挂车使用年限,即车架满足疲劳强度要求。

摘要：启动过程峰值响应(如最大峰值及其发生时间)的全局灵敏度是柔性转子系统动力学设计和评价的重要依据。基于Timoshenko梁转子有限元理论并考虑输入参数的随机性建立某单盘悬臂转子瞬态启动过程的确定性和随机动力学方程;在有限试验设计样本数限制下,联合自适应稀疏多项式混沌(adaptive sparse polynomial chaos,asPC)展开和Sobol全局灵敏度给出了asPC-Sobol(adaptive sparse polynomial chaos-Sobol)灵敏度计算流程;在均值工况确定性结果分析以及asPC模型有效性验证基础上,详细探讨了启动加速度、参数变异性以及响应测点位置对单盘悬臂转子过第1阶正涡动临界转速时最大峰值及其时间方差的影响规律。算例结果表明:在±3σ截尾高斯分布设定下最大峰值及其时间分布更符合对数正态分布,而且圆盘直径D、厚度T、材料密度ρ、弹性模量E以及不平衡量F是峰值响应方差的主要贡献参数;启动加速度能够较明显地影响最大峰值的总灵敏度结果,但相比之下其对发生时间总灵敏度的影响则小很多;随着某些主要贡献参数(D,T和ρ)变异性的单独或同时减小,其余主要贡献参数的总灵敏度将明显增加,而那些原先非主要贡献参数的增加则非常有限;响应测点位置对最大峰值及其时间总灵敏度的影响非常小,尤其是在非轴承位置处。

摘要：针对重载货车车钩在车钩间隙、重力与纵向牵引力综合作用下的受力状态改变问题,对车钩进行了准静态受力分析,研究了其纵向载荷分配规律;设计了钩舌上下牵引凸缘根部的应变试验,得到了测点弹性应变随牵引力的变化关系,分析了上下牵引凸缘承载程度变化趋势;对车钩进行了详细的受力分析,推导了载荷传递部位等效力解析解,得到了车钩承受不同牵引力作用时所对应的仿真边界条件;对车钩结构进行了仿真分析,得到了节点应变随牵引力变化的响应曲线,通过与应变测试试验结果的对比分析,证明了车钩载荷传递部位等效力解析解和仿真模型的可靠性;研究了牵引力与钩舌内腕面、上下牵引凸缘等效力的关系式中关键参数对等效力的影响规律。研究结果表明:当牵引力小于13.5kN时,上受压推台受力;牵引力为13.5~1725.0kN时,车钩系统上下牵引凸缘同时承载,随着牵引力的逐渐增大,下牵引凸缘承载比例逐渐减小并趋近于0.53,上牵引凸缘承载比例逐渐增大并趋近于0.47,承载比例与系统参数有线性关系,其中钩舌内腕面等效力作用位置对此影响极大。研究结果作为研究车钩疲劳裂纹萌生和扩展仿真的基础,对铁路重载车钩服役安全性具有极强的指导意义和参考价值。