摘要：轴箱内置式永磁直驱牵引系统为内支承结构,现行的轴箱外置式车轴结构和强度校核标准不适用于此结构。设计了轴箱内置式永磁直驱列车的车轴并对其进行了强度校核,计算了作用在车轴各个截面上的最大弯曲应力幅,参照EN13104标准,对传统车轴强度校核算法进行了改进。选取了车轴几个主要截面进行强度校核,并进行了结构优化设计。结果表明,车轴在直行紧急制动状态下,车轴所受应力最大,轴表面最大应力和轴孔最大应力出现在车轴轴身靠近联轴器安装座一侧,均低于许用应力。

摘要：为分析双层客车中层客室温度场的分布特性,建立了双层客车温度场数值计算模型。根据数值计算结果,发现在冬季环境情况下,中层客室底部区域温度较低,经分析是由于上送上回的气流组织方式引起的。于是提出了两种优化方案:方案一是增设支风道,从而将主风道的部分风量引入客室底部区域;方案二是在方案一的基础上再在侧窗夹层增设导流板。将两种优化方案与原始方案的结果进行对比,结果表明:方案一对客室底部区域温度有一定改善作用,但仍有部分区域未达标准,方案二的优化效果比方案一更佳,中层客室主要区域温度场基本能满足相关标准。

摘要：【目的】对环焊接头进行抗疲劳设计时,需测得不同几何参数环焊接头的疲劳寿命,浪费大量时间和人力成本。【方法】文中针对几何参数不同的不锈钢环焊试件进行剪切疲劳试验,测得疲劳载荷−寿命(ΔF_(a)-N)数据。基于断裂力学法分析环焊接头疲劳特性,以复合型断裂模式下的等效应力强度因子作为疲劳强度评估参量,分别基于解析法和有限元法计算得到与环焊几何参数无关的Δk_(eq)-N_(f)曲线,并在此基础上研究了相同载荷下板厚搭配和孔径对环焊接头疲劳强度的影响。【结果】通过解析法拟合曲线的拟合优度r为0.873,而有限元法拟合曲线的拟合优度r为0.940。【结论】计算结果表明,解析法计算虽然简便高效,但无法考虑试件上下板厚不同的情况;有限元法比解析法更具有通用性,能够得到归一化效果更好的Δk_(eq)-N_(f)曲线;在相同的载荷条件下,Δk_(eq)随板厚比和孔径的增大而减小,因此疲劳强度则随板厚比和孔径的增大而增大,以等效应力强度因子作为疲劳强度评估参量能够为环焊接头结构优化设计提供参考。

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：转向架构架是车辆走行部主要承载结构,结构的疲劳强度可靠性是核心的设计指标。根据受力分析,构架弹性变形的载荷来自车体振动与轨道不平顺导致的超静定扭曲支撑。基于模态柔性并通过刚柔耦合车辆动力学仿真,分析车辆典型运行状态下构架模态参与系数;构架一阶扭转模态振动响应是构架变形的主要贡献量,且造成了横侧梁连接位置较大应力水平及损伤量;由于构架结构型式为H形,抽象了一种变扭转刚度的构架模型,通过改变耦合扭转刚度来改变构架扭转自振频率。通过惯性释放的准静态叠加法,分析扭转频率从0 Hz到45 Hz下构架不同位置的损伤量。侧梁各位置随着频率增加损伤量增大而横侧梁连接位置则随之降低且敏感性更强。确定了主变形条件下的等刚度设计原则,构架设计应提高横侧梁连接位置刚度。

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：通过转向架构架平衡方程,确定车体加速度为构架主体载荷的计算输入参数,对典型镟修周期内振动数据进行统计分析,得到该参数随运营里程的演变规律。基于线性累积损伤和超越累积频次扩展法则,提出特定车轮磨耗状态下的长程谱拓展及特征加速度计算方法。随着车轮等效锥度和踏面粗糙度的增长,车辆的振动水平随之加剧,提出劣化函数描述构架载荷在镟修周期内的恶化过程,曲线由长期服役跟踪试验累积的车体特征加速度拟合得到。根据广义Basquin公式提出全寿命周期内劣化曲线的等效特征加速度计算方法,获得台架试验载荷谱。试验载荷谱设计考虑了频次压缩、损伤扩展、载荷周期劣化特征,满足构架实际运用状态的损伤一致性。

摘要：结合车辆系统动力学模型,建立考虑制动缸压力非线性特性的高速车辆制动防滑控制模型,研究制动过程中防滑参数对车轮磨耗的影响。研究结果表明:在低黏着条件下紧急制动,减速度法与蠕滑率法共同防滑时,车轮磨耗会随着速度的较小逐渐增大,随着蠕滑率阈值的增大先增大后保持不变,并且磨耗不变时所对应的蠕滑率阈值随着速度的减小而增大。建议在车轮磨耗保持不变后蠕滑率阈值可采用其他方式进行优化设计。

摘要：为了实现混合动力列车的计算仿真,建立混合电源系统模型,并提出一种混合电源系统控制策略.在此基础上,通过对混合电源系统与列车纵向动力学系统的耦合分析,给出了基于该电源系统控制策略的列车运行目标速度曲线计算算法.利用MATLAB/Simulink对系统建模,对列车在某线路上的运行过程进行了仿真.仿真结果表明,系统控制策略能够满足列车的运行性能,列车自动控制(ATC)系统能够精确的控制列车跟踪计算的目标速度曲线运行,混合电源回收了41%的再生制动能量,控制策略和目标速度曲线计算算法达到了设计目标.

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。