摘要：高速列车端部的吸能结构在碰撞事故中具有至关重要的作用,为保护乘客提供了最后的安全保障。在一般情况下,吸能结构通过其自身的塑性变形来耗散碰撞冲击能量,然而,这种方式可能导致试验研究的重复性较差,同时,也存在冲击力不稳定性问题,为此,本文提出一种新型金属/碳纤维混合摩擦吸能结构(HFEAS),该结构由轴瓦、防爬装置、预紧螺栓、内管铁、摩擦板和摩擦金属/CFRP管组成。利用MM3000摩擦试验机测定样件摩擦因数,基于试验结果并结合复合材料的损伤特性,建立混合摩擦吸能结构的有限元模型,对有限元模型进行试验验证,研究不同结构参数对其耐撞性的影响。通过采用GRSM方法进行多目标优化,确定该新型摩擦吸能结构撞击力学参数的最优参数配置,并基于试验设计移动最小二乘法建立摩擦管直径D、螺栓预紧力F和钢铁层厚度t关于能量吸收(EA)、比能量吸收(SEA)和初始峰值(PCF)的响应面模型。采用多目标遗传算法对其力学参数进行优化,通过多目标优化的帕累托前沿得到该摩擦吸能结构的最优参数配置。研究结果表明:螺栓预紧力F对HFEAS的影响最大;当F从1 000 N增加到10 000 N时,峰值力增加了7倍,平台力增加了10倍。混合摩擦吸能结构将复合材料的轻量化与摩擦学特性相结合,为吸能结构的改进和发展提供了新的方向。

摘要：定义了一种可用于造型、具有明确流体力学意义的功能曲线——流曲线·将直匀流绕物面作二维无旋不可压缩定常流动时的流函数表达为曲面后,利用流函数曲面控制边界与流曲线的对应关系,采用拉普拉斯方程第一边值逆问题的数值解法,提出了来流为直匀流的流曲线造型方法并给出了实例·结果表明:流曲线定义及造型方法可用于与流体有关的平面曲线造型,可反映流场信息并对曲线的流体力学性能进行初步评估·

摘要：基于三维、不可压、定常N-S方程和k-ε双方程湍流模型,采用有限体积法对3种不同设计方案在运行时速为160km/h的集装箱专用平车(以下简称平车)在有、无横风情况下的气动性能进行分析与比较,其中:方案一的平车无端墙,侧梁侧面平直;方案二和三的平车均加有端墙,且侧梁加高、侧面形状分别为钝形和弧形。研究结果表明:在无横风情况下,方案一中没有端墙,迎风面积较小,受到的气动阻力最小,方案二和三中平车有端墙,迎风面积较大,受到的气动阻力也较大;有横风情况下,方案三中平车侧梁较高,车体迎风面正压区较大,而背风侧产生较大的涡流区,在此区域内压力较小,故其横向力较大,方案一中平车侧梁没有加高,受到的横向力最小;方案一中平车倾覆力矩最小,稳定性最好。因此,在有、无横风情况下,方案一中平车的气动性能均比其他2种设计方案的平车的优。

摘要：研究客运专线列车高速通过隧道时诱发的空气动力效应的实车测试技术。针对实车测试工作要求,提出采用PC-DAQ结构作为测试系统基本结构,以传感器、数据采集卡和PC机构成系统硬件平台,用虚拟仪器技术设计系统软件,设计和实现遂渝线隧道空气动力学实车测试系统。通过分析实车测试工况下车体表面压力波的数值计算结果,估计被测空气压力波的频率范围,确定测试系统合理采样频率可设置为300~500 Hz。在遂渝线200 km/h提速综合试验中的应用结果表明,该测试系统能够满足客运专线隧道空气动力学实车测试的需要,检测方法灵活、快速,测试结果准确、可靠;时速200 km动车组经过松林堡隧道时,产生的空气压力波具有的最高频率低于100 Hz。

摘要：根据二维定常不可压缩Navier-Stokes方程和k-ε双方程紊流模型,采用有限体积法对客车、敞车、棚车和罐车4种不同外形铁路车辆在路堤高度、横风风速相同条件下的横向气动性能进行分析与比较。研究结果表明:对于车顶外形为圆弧形的车型,空气流过圆弧形车顶时流速增加,压力下降,故其升力较大;对于车顶外形为钝形的车型,车体迎风面正压区域较大,而背风侧产生较大的漩涡区,在此区域内压力较小,故其侧向力较大;在横风作用下,客车、敞车、棚车和罐车4种车型中,罐车的侧滚力矩最小,稳定性最强,敞车和客车次之,棚车的侧滚力矩最大,其稳定性最弱;在进行强横风地段挡风墙优化设计时,可将棚车作为设防车型,以保证所有列车在强横风地段运行安全。

摘要：采用数值计算、动模型试验、风洞试验、实车试验和理论分析等方法,研究列车流线型头部长度、宽度、高度及耦合外形对列车交会压力波、空气阻力和升力的影响,得到一系列理论关系式。研究结果表明:①增加列车流线型头部长度,可以有效地改善列车空气动力性能,列车交会压力波随流线型头部长度增加而呈对数减小,头车阻力、升力绝对值均随流线型头部长度的增加呈线性减小,尾车阻力与流线型头部长度呈二次幂减小;②流线型头部纵向对称面最大控制型线从外凸到内凹,列车空气阻力、空气升力和交会压力波基本不变,减小鼻尖部位过渡曲线的曲率半径可以有效降低列车交会压力波;③流线型头部俯视最大控制型线为方形时产生的交会压力波最小,尖梭形的头车空气阻力和升力绝对值较小;④减小列车空气阻力和降低列车交会压力波,既矛盾又统一,列车气动头部外形设计需要综合考虑各种因素。

摘要：随着高速铁路的快速发展,为了适应高寒多风沙环境,设计封闭式设备舱.在过隧道和交会等恶劣工况下,封闭式设备舱容易产生较大压差.采用动模型试验方法,对动车组以不同车速(200、250、300和350km/h)通过隧道和隧道内交会进行试验模拟,建立相应的数值计算模型来相互验证.结果表明,数值计算与动模型试验波形吻合,幅值相差低于6.8%.对于单车过隧道,车体表面和设备舱内压力峰峰值与车速的平方呈线性关系.对于隧道内交会工况,车表面压力对于速度更加敏感,车体表面压力峰峰值与车速的三次方呈线性关系.设备舱内压力峰峰值明显小于车外表面压力峰峰值.设备舱内不同位置处的压差峰峰值有明显波动,相对隧道中心交会而言,单车过隧道工况对速度更敏感.

摘要：按弹性体考虑,建立由车体、前后构架和4个轮对轴箱构成的270 km.h-1高速动车模型。采用弹簧单元和拉杆单元模拟一系、二系悬挂及牵引拉杆和轴箱拉杆;设置节点自由度耦合来模拟顶盖与车体其他部件的螺栓连接;在各设备质心位置创建质量单元,用弹簧单元将质量单元与底架上相应设备的支点连接起来以模拟设备质量的影响。用ANSYS软件的Block Lanczos算法提取了270 km.h-1高速动车在考虑设备质量和不考虑设备质量两种情况下的前200阶特征值和特征向量,并对这两种情况下的整车振动特性进行比较分析,得到如下结论:不加设备质量时,与垂向变形相关的振型,其频率明显高于加设备质量时的相应频率;与其他方向变形相关的振型,其相应频率在这两种情况下差异不大;整车刚度按二系悬挂、一系悬挂、车体、构架、车轴的顺序由弱变强;整备状态下车体出现垂向弯曲振型的最低频率为10.42 Hz,满足《200km.h-1以上速度级铁道车辆强度设计及试验规范鉴定暂行规定》的要求。

摘要：为使列车头部结构完全吻合流线型外形,提出沿列车的纵剖面、横剖面和水平面3个方向布置平面曲梁,形成空间网格状结构形式的设计方法。通过NURBS曲面分割离散与迭代相结合的方法得到平面曲梁的主棱边;以主棱边为基础,采用三维实体几何造型技术生成平面曲梁的三维实体;采用形体的Brep法读取平面曲梁三维实体图的数据面,利用坐标轴变换,创建CAD平面图。运用NURBS曲面的求交理论及三维实体几何造型技术,在AutoCAD的ARX、I-deas的Open I-deas开发平台上开发了流线型列车头部结构设计模块;应用NURBS曲线的线段拟合理论拟合平面曲梁的轮廓曲线,并根据数控加工设备的参数,在AutoCAD的ARX开发平台上开发了流线型列车头部平面曲梁数控加工模块,在不同的数控加工设备上实现平面曲梁的数控加工。

摘要：为了降低列车交会空气压力波、减小空气阻力、使列车具有正的气动升力,根据给定的列车横断面,设计3种磁浮列车流线型头部外形。利用可压缩粘性流体的N S方程和kε双方程湍流模型,采用有限体积法对包括TR08磁浮列车在内的4种高速磁浮列车周围流场进行数值模拟,得出磁浮列车在不同运行速度下的气动阻力系数、升力系数及列车以430 km/h运行时的交会压力波幅值。此外,为优化气动外形方案,对3种方案进行综合比较分析。研究结果表明:随着流线型头部长度的增加,列车空气动力性能提高;在车头流线型长度相同的情况下,随着最大纵剖面轮廓线曲率的变小,交会压力波降低,水平投影轮廓线变宽,列车阻力增加;最优方案为列车交会压力波和空气阻力均较小、流线型头部为扁梭形的方案三。