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为研究CRH380BL动车组齿轮箱箱体随机振动下的疲劳特性,采用Steinberg三区间法对其疲劳特性进行分析。首先,进行有限元建模、模态及谐响应分析,获取箱体六阶关键模态及振幅随频率变化规律。然后,通过ASD加速度功率密度谱,结合三区间法计算三区间等效应力分布。最后,基于S-N曲线和理论公式,结合Fatigue Tool与nCode数值模拟系统,分别计算箱体3个方向15 h总损伤比。结果表明:相较于理论计算损伤比为0.046 5,Fatigue Tool和nCode数值模拟系统结果分别为0.044 8、0.044 7,偏差分别为3.72%、3.90%。满足设计要求的同时,理论与模拟结果的高度吻合,一定程度上验证了2个数值模拟系统的数据准确性。
文章开展了基于碳纤维复合材料的轨道车辆设备悬挂梁的结构拓扑优化、自由尺寸优化、铺层厚度优化和铺层顺序优化,设计开发了碳纤维复合材料设备悬挂梁,并对复合材料的设备悬挂梁结构进行了疲劳强度、静强度、模态等仿真分析,结果表明复合材料设备悬挂梁的各向强度不超过碳纤维复材的许用强度,部件的整体结构强度、刚度和模态均满足设计要求,复材结构的设备悬挂梁比金属结构减重31.3%,满足轻量化设计要求。
利用试验验证与有限元分析相结合的方法,研究不同黏胶本构模型对分析结果的影响。首先,依据地铁车辆碳纤维扶手杆实际结构设计粘接接头,并结合受力情况及结构胶选用原则选取DG-3N型环氧胶黏剂;然后,基于GB/T 33334—2016标准制备试验件并进行粘接强度试验,得到试验件在2 584.293 N的拉力下胶层发生破坏,破坏位移为0.126 mm;最后,采用接触单元模拟结构胶建立试验件强度分析模型,利用几何非线性分析技术,在试验测得的最大拉力下对比不同黏胶本构模型下胶层失效情况,结果表明:基于不同损伤萌生准则和损伤演化准则计算结果基本一致,均在2 584.293 N的拉力下胶层出现损伤,且界面回复力为0,表示胶层材料已完全破坏,但基于二阶应力的损伤萌生准则+基于能量的损伤演化准则的计算结果更为保守。
文章基于多式联运的驮背运输车车体结构及特点,通过经验对比、有限元方法及刚度协调理论对重要承载结构部件进行了结构优化设计,得到结构简单且性能可靠的车体结构。进行样机试验验证整车车体可靠性强度,车体关键结构的强度结果仿真与试验对比误差在10%以内,确保设计结构的可靠性,该车通过了列车重车平推试运行试验和线路运用考验。
为了解决列车在制动过程中由制动闸瓦摩擦因数变化导致低速滑行、工况变化,制动距离不准确的问题,文章利用各轴摩擦因数曲线函数构造减速度和制动缸压力之间的函数关系。根据试验得到的摩擦因数和运行速度通过最小二乘法对摩擦因数曲线的参数进行求解,采用遗传算法更新闸瓦摩擦因数曲线,根据实际制动距离和预设制动距离的差距,实时反馈校正制动缸压力控制系统,通过制动距离补偿方法和PI自适应校正方法对减速度指令进行调整,根据更新后的摩擦因数和减速度指令计算最终的制动缸压力目标值。结果表明,通过准确获取各轴的摩擦因数和实时反馈校正能够保证精准停车,提高了制动过程的乘坐舒适性。
针对轨道车辆设备吊挂服役过程中受到随机振动频繁激扰而容易发生疲劳断裂的问题,提出一种基于APDL的高效求解随机振动疲劳寿命的分析方法。首先,构建设备吊挂在实际边界条件约束下的有限元模型并对其进行模态分析;其次,基于IEC 61373—2010标准和APDL语言的二次开发,利用频域分析法对其施加加速度功率谱密度(ASD)激励进行动态响应分析,得到应力响应结果;最后,根据应力云图选取关键评估点并分别利用名义应力和三区间法求得各点的累积损伤比,进而得到设备吊挂随机振动疲劳寿命。结果表明,两种分析方法求得设备吊挂的随机振动疲劳寿命分别为5.720 h和7.139 h,满足疲劳设计及耐久性试验要求,同时基于APDL分析技术与应用三区间法的评估流程能保证分析结果的高效准确。
针对新材料S铸钢、E+铸钢和AAR E级铸钢3种铁路重载货车车钩材料,开展了材料疲劳对比试验。对新材料S铸钢重载车钩和E+铸钢重载车钩,采用相同的疲劳试验载荷谱开展了实物疲劳对比试验。从材料疲劳角度看,采用轴向应变控制疲劳试验方法,获得了3种材料对应下的Δε_t/2-2N_f应变-寿命双对数曲线、循环应力-应变曲线、Manson-Coffin方程等低周疲劳试验数据。结果表明,新材料S铸钢具有极佳的低周疲劳性能。从实物疲劳角度看,其结果与材料疲劳试验结果呈现较好的对应关系,新材料S铸钢车钩疲劳性能最佳。经计算新材料S铸钢的钩体平均疲劳寿命较现有E+铸钢材料钩体提高51%以上,钩舌寿命提高32%以上。
为深入探究振动环境对列车焊接装置疲劳特性的影响,通过对5条线路的服役车辆开展检测装置振动测试,评估列车结构的疲劳可靠性。分析结果表明:基于多条线路的振动测试数据具备正态性,实测谱的振动能量主要分布在50~100 Hz和100~250 Hz;基于EMA模态测试方法对检测装置开展低阶模态分析,发现检测装置的低阶模态(47~100 Hz)与实测谱的高能量区域重合,导致实测谱工况下的连接支架振动疲劳损伤大于标准谱工况下的损伤值;对检测装置结构优化后各关键区域的计算损伤值均下降,基于实测谱在振动台对优化结构进行了振动疲劳试验和渗透检验,完成了结构优化的仿真和试验疲劳校核。
为了掌握铁路货车铝合金车体表面污染物的种类、附着特性及其对清洗效果的影响,文章基于划格法采集不同运营年限C80型铝合金车体的多部位污染物,结合红外光谱、X射线衍射、X射线荧光、离子色谱、扫描电子显微镜等多种理化测试方法,系统分析污染物的成分与分布特征。研究发现:车体污染物主要包括炭黑、腐殖酸钠和钾长石等成分,污染物附着力与车体结构位置及运行年限密切相关,高处、两端及内凹结构位置附着力等级普遍较高,传统清洗方式仅能去除部分粉末状污染物,对附着力强的污染物清除效果有限;此外,车体运行年限越长,污染物堆积厚度和表面粗糙度越高。研究结果表明,铝合金车体污染物成分复杂,附着性强。
文章聚焦于螺杆式空压机在轨道交通车辆中的停机卸荷方法,针对南方地区的潮湿空气或多尘环境易引发的润滑油乳化和卸荷阀卡滞问题,进行了深入分析。通过阐述螺杆式空压机的工作原理及卸荷过程,揭示了环境因素如何影响润滑油乳化速率和卸荷阀功能。研究指出,传统机械式卸荷阀因易受油污阻塞而卡滞,进而影响空压机性能,同时,也使放空过程产生的冷凝水进入吸气阀而导致润滑油乳化速率加快。为解决此问题,提出了采用电控卸荷和卸荷空气外排的优化方案,并通过运用证实了其有效性。优化后的方法不仅降低了润滑油乳化速度,还减少了空气滤清器污染,提升了空压机的整体可靠性和使用寿命。
为探究苏州地铁5号线电客车自动驾驶模式下的空转/滑行误判原因,文章收集并详细分析轴速曲线,提出了轮径值未修正从而速度采集不准确可能导致空转/滑行误判频发的设想。通过对比轮径值修正前后的速度曲线和空转/滑行故障情况,发现在轮径值修正后,空转/滑行报警的误判频率显著降低,报警准确性得到显著提升,证明了轮径值未修正是苏州地铁5号线电客车空转/滑行误判频发的核心原因。