车辆转向架转臂定位节点疲劳寿命可靠性研究

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作者 顾正隆 葛亦凡 +3 位作者 王子晗 胡雅婷 刘伟渭 厉彦宏 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第6期68-71,共4页

[目的]基于虚拟仿真疲劳试验技术,对某型车辆转向架的转臂定位节点进行疲劳寿命分析及可靠性评估,以提高车辆稳定性并保障列车安全运行。[方法]利用ABAQUS软件建立转臂定位节点有限元模型,获取应力应变数据;通过FE-SAFE软件设置橡胶材... [目的]基于虚拟仿真疲劳试验技术,对某型车辆转向架的转臂定位节点进行疲劳寿命分析及可靠性评估,以提高车辆稳定性并保障列车安全运行。[方法]利用ABAQUS软件建立转臂定位节点有限元模型,获取应力应变数据;通过FE-SAFE软件设置橡胶材料的疲劳参数,进行疲劳寿命仿真分析;采用图检验法对伪失效疲劳寿命进行分布假设检验,选取最优寿命分布;利用寿命分布参数值与应力水平之间的关系拟合出适合的函数关系式,对正常应力水平下转臂定位节点的疲劳寿命进行可靠性评估。[结果及结论]转臂定位节点在正常应力水平下仅有橡胶衬套将产生疲劳损伤;橡胶衬套最下端为伪失效疲劳寿命值最低的区域,也是最先发生破坏的区域;现场试验与疲劳仿真结果验证了转臂定位节点有限元模型的准确性;确定了最优的正态寿命分布;正常应力水平下,转臂定位节点可靠度为0.9时的疲劳寿命循环次数大约为21万次。 展开更多

关键词 轨道交通 车辆 转向架 转臂定位节点 疲劳寿命预测 可靠性评估

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基于实测数据的车辆轮对磨耗模型研究

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作者 丁亚琦 吕晟 +3 位作者 王子晗 张枝森 刘伟渭 沈钢 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第6期64-67,共4页

[目的]基于上海轨道交通17号线列车轮对实测数据,研究轮对磨耗规律,建立轮对轮缘厚度和轮径磨耗模型,以提高城市轨道交通车辆的安全性和维护效率。[方法]对轮对实测数据进行预处理,消除数据误差;采用曲线拟合和误差分析方法建立轮缘厚... [目的]基于上海轨道交通17号线列车轮对实测数据,研究轮对磨耗规律,建立轮对轮缘厚度和轮径磨耗模型,以提高城市轨道交通车辆的安全性和维护效率。[方法]对轮对实测数据进行预处理,消除数据误差;采用曲线拟合和误差分析方法建立轮缘厚度和轮径的磨耗模型,并以磨耗速率拟合标准差,以及真实值与误差拟合曲线之间误差值的拟合标准差作为该模型的评价指标,评估轮缘厚度及轮径磨耗模型的准确性;分别针对1701次和1721次列车进行轮对磨耗模型验证。[结果及结论]1701次和1721次列车轮对轮缘厚度磨耗速率4次拟合曲线的拟合标准差,以及真实值与误差拟合曲线之间误差值的6次拟合曲线的拟合标准差均接近于零,验证了该车辆轮对磨耗模型的准确性,能够精确预测上海轨道交通17号线同一车型不同列车及同一列车不同位置的轮对磨耗情况。 展开更多

关键词 城市轨道交通 轮对 磨耗模型 拟合标准差

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弹性约束轮对系统的随机Hopf分岔研究 被引量：3

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作者 刘伟渭 戴焕云 +1 位作者 刘转华 曾京 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期38-45,共8页

在轨道随机不平顺激励与结构自身随机参激作用下建立弹性约束轮对系统的伊藤随机微分方程组,运用随机平均法把该方程组表示为一维扩散过程,并运用拟不可积Hamilton系统的相关理论和Oseledec乘性遍历定理求解系统的最大Lyapunov指数并得... 在轨道随机不平顺激励与结构自身随机参激作用下建立弹性约束轮对系统的伊藤随机微分方程组,运用随机平均法把该方程组表示为一维扩散过程,并运用拟不可积Hamilton系统的相关理论和Oseledec乘性遍历定理求解系统的最大Lyapunov指数并得到随机局部稳定性的条件;通过分析奇异边界的性态,得到随机全局稳定性的条件;通过分析稳态概率密度和联合概率密度得到模型的随机Hopf分岔类型,并讨论产生随机Hopf分岔的条件。结果表明:不同随机强度下轮对系统有着不同的失稳临界速度,这与不能考虑随机因素作用下的确定性轮对系统只有一个确定的失稳临界速度有着本质区别。另外,分岔的发生不仅受到系统固有参数的影响,同时也受随机因素的影响。 展开更多

关键词 伊藤随机微分方程组 最大LYAPUNOV指数 随机全局稳定性 随机Hopf分岔

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轨道随机激励对弹性约束轮对随机稳定性与随机分岔的影响 被引量：2

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作者 刘伟渭 戴焕云 曾京 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第21期170-177,196,共9页

考虑轨道随机不平顺激励与结构自身随机参激建立了弹性约束轮对系统的伊藤随机微分方程组,运用拟不可积Hamilton系统理论和奇异边界性态求解了系统的随机局部稳定性和随机全局稳定性,通过分析稳态概率密度和联合概率密度得到了模型的随... 考虑轨道随机不平顺激励与结构自身随机参激建立了弹性约束轮对系统的伊藤随机微分方程组,运用拟不可积Hamilton系统理论和奇异边界性态求解了系统的随机局部稳定性和随机全局稳定性,通过分析稳态概率密度和联合概率密度得到了模型的随机Hopf分岔类型并讨论了分岔的条件.可知,分岔的发生不仅受到系统固有参数的影响同时也受随机因素的影响,即使满足一定的分岔条件分岔也并不一定会发生,系统分岔的发生是以概率特征来体现的,这和只能考虑系统固有参数下的确定性分岔有着明显差别;另外,不同随机强度下轮对系统有着不同的失稳临界速度,这和不能考虑随机因素作用下的确定性轮对系统只有一个确定的失稳临界速度有着本质区别. 展开更多

关键词 伊藤随机微分方程 拟不可积Hamilton系统 稳态概率密度 随机Hopf分岔

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轨道随机激励下弹性约束轮对的首次穿越失效问题分析 被引量：1

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作者 刘伟渭 姜瑞金 +1 位作者 戴焕云 曾京 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期24-29,共6页

考虑轨道激扰和自身结构参数随机因素建立弹性约束轮对的随机动力学模型,利用奇异性边界理论分析系统的随机全局稳定性,得到系统发生首次穿越失效的条件,同时建立系统可靠性函数和首次穿越时间的概率密度函数所满足的后向Kolmogorov方... 考虑轨道激扰和自身结构参数随机因素建立弹性约束轮对的随机动力学模型,利用奇异性边界理论分析系统的随机全局稳定性,得到系统发生首次穿越失效的条件,同时建立系统可靠性函数和首次穿越时间的概率密度函数所满足的后向Kolmogorov方程和广义Pontryagin方程,结合初始条件和边界条件给出首次穿越问题的提法。结果表明:系统能量在接近安全工作域边界时降低得较快,能量初值远离安全域边界可降低损坏概率密度峰值并将对应的时刻延迟;系统失稳后在某一时刻最危险,而不是我们常认为的时间越长系统越危险;随着轨道随机激励强度的增加会使系统可靠性下降加快,平均首次穿越时间提前。 展开更多

关键词 轨道随机激励 拟不可积 HAMILTON系统 BK方程 首次穿越

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弹性约束轮对系统随机可靠性研究 被引量：1

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作者 刘伟渭 戴焕云 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期137-142,共6页

为研究弹性约束轮对系统随机可靠性,建立考虑轨道不平顺与结构自身参数随机因素作用的随机动力学模型。运用拟不可积Hamilton系统随机平均法,将该模型表示为一维扩散的平均伊藤随机微分方程,利用奇异性边界理论分析系统随机全局稳定性,... 为研究弹性约束轮对系统随机可靠性,建立考虑轨道不平顺与结构自身参数随机因素作用的随机动力学模型。运用拟不可积Hamilton系统随机平均法,将该模型表示为一维扩散的平均伊藤随机微分方程,利用奇异性边界理论分析系统随机全局稳定性,获得发生首次穿越可靠性破坏条件。建立可靠性函数满足的后向Kolmogorov方程及首次穿越时间概率密度函数满足的广义Pontryagin方程,结合初始条件、边界条件给出首次穿越问题提法。结果表明,系统失稳后车辆系统并非立即不能满足运营要求发生脱轨等行为,但能量达到系统储存极限时,系统可靠性能随时间推移会逐渐降低,且可靠性最终会被破坏并发生首次穿越脱轨失效,若系统继续增加能量,发生脱轨时刻会提前,脱轨可能性增大;故在工程应用中应对车辆横向振动能量进行监测与控制,使其维持在脱轨能量或失稳能量以下,并使系统耗能能力始终大于系统增加的能量,以保障轨道车辆安全运行,尤其高速列车更重要。 展开更多

关键词 弹性约束轮对系统 伊藤随机微分方程 奇异边界 可靠性函数

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约束轮对首次穿越失效的随机非线性最优控制 被引量：2

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作者 刘伟渭 姜瑞金 +2 位作者 刘凤伟 李奕璠 张良威 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期30-35,共6页

为分析约束轮对首次穿越失效后的最优控制,并改善系统的稳定性性能,建立受控动力学模型中考虑轨道不平顺激励和自身结构参激的动力学模型。基于随机动态规划原理控制策略,运用拟不可积Hamilton系统随机平均法,以可靠度最大化为控制目标... 为分析约束轮对首次穿越失效后的最优控制,并改善系统的稳定性性能,建立受控动力学模型中考虑轨道不平顺激励和自身结构参激的动力学模型。基于随机动态规划原理控制策略,运用拟不可积Hamilton系统随机平均法,以可靠度最大化为控制目标,建立可靠性函数和首次穿越时间概率密度函数的动态规划方程。分析表明,通过控制作用,可使原本不稳定的系统在受控后变为概率意义上的稳定系统,在选取适当控制力条件下,可使原本不稳定的系统成为绝对意义上的稳定系统。另外,如果系统运行时失稳,在振动能量较小的失稳初期,提供较小的外界控制约束力,也能达到较好效果;而如果系统运行一段时间后具有较大振动能量,即使此时提供较大的控制约束力,已较难改善系统性能。 展开更多

关键词 约束轮对 首次穿越失效 随机非线性最优控制

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高速列车蛇行运动稳定性研究概述 被引量：1

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作者 刘伟渭 姜瑞金 +1 位作者 刘凤伟 张良威 《河北科技大学学报》 CAS 2018年第3期198-203,共6页

高速列车长期服役的可靠性是高铁建设的首要保证,自激蛇行运动是轨道车辆所特有的一种失稳形式,为了保证车辆的运动稳定性,确保其高速、安全行驶,以高速列车蛇行失稳的理论研究方法为背景,概述了蛇行失稳研究中的主要研究方法及其存在... 高速列车长期服役的可靠性是高铁建设的首要保证,自激蛇行运动是轨道车辆所特有的一种失稳形式,为了保证车辆的运动稳定性,确保其高速、安全行驶,以高速列车蛇行失稳的理论研究方法为背景,概述了蛇行失稳研究中的主要研究方法及其存在的不足,对近期的研究热点方向进行了概述并对非光滑分岔、非对称运行稳定性等方向进行了展望。对于高速列车的确定性和稳定性而言,在不考虑车辆非线性特性的情况下,一般可以采用特征根法、Routh-Hurwitz准则判定法、最小阻尼系数等方法进行分析;当必须考虑轮轨接触以及悬挂系统等非线性特征时,可以采用特征值变化法、QR算法+二分法、中心流形法、打靶法、延续算法等方法。对于车辆的随机稳定性而言,可以采用随机非线性动力学Hamilton理论、蒙特卡洛法、半隐式的Milstein随机数值模拟、小数据量等方法对随机稳定性、随机分岔以及分岔类型进行分析。由于能够考虑自身结构参数激励、轮轨接触不平顺激励,能得到更接近真实运行条件下的失稳临界速度,随机稳定性、随机分岔的理论研究和试验研究逐渐得到研究人员的关注,成为高速列车蛇行失稳研究的热点方向。 展开更多

关键词 车辆工程 高速列车 车辆动力学 蛇行稳定性 随机稳定性

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五模块铰接有轨电车调簧算法研究

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作者 刘伟渭 陈靖雨 +3 位作者 高明杰 王勇 江哲 刘命 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第17期144-152,共9页

通过加垫调簧对轮轴重调整以满足偏差要求是列车出厂验收作业中费时费力环节,现在对于调簧位置、加垫量的确定基本靠作业人员经验,尚没有一个高效、准确的算法作为理论支撑。以结构特殊、受力复杂的五模块有轨电车为对象,在考虑车间铰... 通过加垫调簧对轮轴重调整以满足偏差要求是列车出厂验收作业中费时费力环节,现在对于调簧位置、加垫量的确定基本靠作业人员经验,尚没有一个高效、准确的算法作为理论支撑。以结构特殊、受力复杂的五模块有轨电车为对象,在考虑车间铰接、一系刚簧和二系空簧刚度作用条件下,首先建立车辆等效模型和力学模型;然后给出调簧算法流程和车辆调簧模型;再把称重试验台实测各轮重值作为调簧模型的输入,利用模拟退火算法、遗传算法对模型进行寻优求解并给出了对应的两种调簧方案;最后对列车进行加垫调簧作业和试验称重测试。结果表明:算法指标ζ算法从5.52%分别降至1.99%和1.82%,最大轮重偏差率从4.13%分别降至1.93%和1.6%,最大动轴偏差率从3.52%降为1.99%和1.82%,最大拖轴偏差率从1.38%降为0.17%和0.98%。总体来看,利用所求得的调簧方案,均可一次性对列车轮轴重偏差进行调平并满足规范要求,省去了车体和转向架来回拆卸吊装,作业效率和调平精度显著提高,另外利用该方法只需建立相应的联合刚度矩阵,即可简易的推广应用于其余各轨道车辆车型,这为轨道车辆的加垫调簧提供了理论支撑。 展开更多

关键词 五模块有轨电车 轮轴重 力学模型 调簧算法

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轨道车辆整车滚振试验台稳态圆曲线模拟方法

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作者 刘伟渭 姜瑞金 +2 位作者 刘凤伟 李奕璠 张良威 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期36-42,共7页

在考虑车辆通过实际线路稳态圆曲线时所受的离心力作用、线路超高、轨道内外轨长度差、轨道自身圆曲线特征下,通过滚振试验台达到对实际曲线线路运行的模拟,并给出一种具体的台架试验方法。分析表明,整车线路工况与试验台工况在轮轨(轮... 在考虑车辆通过实际线路稳态圆曲线时所受的离心力作用、线路超高、轨道内外轨长度差、轨道自身圆曲线特征下,通过滚振试验台达到对实际曲线线路运行的模拟,并给出一种具体的台架试验方法。分析表明,整车线路工况与试验台工况在轮轨(轮)间接触点位移变化、轮对摇头角等接触特征,以及轮轨横向力、脱轨系数、磨耗功等轮轨力特征均具有较好的一致性,误差在5%以内。从工程角度看,本文提出的滚振试验台稳态圆曲线模拟方法是可行的,可为建立具有稳态圆曲线功能的滚振试验台提供理论依据。 展开更多

关键词 轨道车辆 滚振试验台 稳态圆曲线

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Gauss白噪声参激下悬挂轮对系统的随机稳定性研究 被引量：4

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作者 张波 曾京 刘伟渭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第19期49-56,共8页

在非线性悬挂轮对系统中加入了Gauss白噪声参激,通过Hamilton系统理论和随机微分方程理论,将系统转化为拟不可积Hamilton系统伊藤随机微分方程组,根据拟不可积Hamilton系统的随机平均法,把该方程组降维为一维扩散的平均伊藤随机微分方程... 在非线性悬挂轮对系统中加入了Gauss白噪声参激,通过Hamilton系统理论和随机微分方程理论,将系统转化为拟不可积Hamilton系统伊藤随机微分方程组,根据拟不可积Hamilton系统的随机平均法,把该方程组降维为一维扩散的平均伊藤随机微分方程,使原系统的解依概率收敛到一维伊藤扩散过程。通过分析一维扩散奇异边界的性态得到了随机全局稳定性的条件。最后对系统的D分叉和P分叉行为进行了研究,并画出了随机P分叉图和随机极限环图。结果表明,随机项的作用使系统的临界速度发生漂移,随着噪声项强度增大,临界速度显著降低。P分叉后系统表现为最大可能意义上的随机极限环振荡,而D分叉后统表现为概率1意义下不稳定的非极限环随机振荡。 展开更多

关键词 随机平均法 奇异边界 随机P分叉图 随机极限环图

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对角切片谱提升的形态学滤波方法及其在万向轴故障识别中的应用 被引量：4

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作者 李奕璠 林建辉 刘伟渭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期13-18,共6页

针对多尺度形态学滤波器将所有尺度的滤波结果进行算术平均这一问题,提出利用三阶累积量对角切片谱对其进行改进,用于对高速列车万向轴不平衡故障进行检测与识别。该方法首先对安装在齿轮箱的振动传感器采集到的信号进行多尺度形态学滤... 针对多尺度形态学滤波器将所有尺度的滤波结果进行算术平均这一问题,提出利用三阶累积量对角切片谱对其进行改进,用于对高速列车万向轴不平衡故障进行检测与识别。该方法首先对安装在齿轮箱的振动传感器采集到的信号进行多尺度形态学滤波,得到不同尺度下的滤波结果,再计算滤波后信号的三阶累积量及其对角切片谱,最后依据对角切片谱的特征频率系数,选取出最能凸显故障特征的切片谱,从而避免了多尺度滤波器滤波结果的算术平均问题。在万向轴不平衡试验台进行了试验,结果表明,该方法能有效地识别出万向轴不平衡引起的基频和倍频故障特征,与传统的多尺度形态滤波相比,此方法更能彰显故障特征。 展开更多

关键词 高速列车万向轴多尺度形态滤波 对角切片谱

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