流体饱和两相多孔介质动力反应分析的显式有限元法 被引量：42

1

作者 赵成刚 王进廷 +1 位作者 史培新 李伟华 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期178-182,共5页

根据Biot流体饱和两相多孔介质波动方程 ,采用解耦技术 ,提出了分析流体饱和两相多孔介质中动力反应的显式有限元法。根据所推公式 ,编制了计算程序并进行了实例计算。计算结果与解析解对比 ,两者符合非常好 ,表明本文方法是处理流体饱... 根据Biot流体饱和两相多孔介质波动方程 ,采用解耦技术 ,提出了分析流体饱和两相多孔介质中动力反应的显式有限元法。根据所推公式 ,编制了计算程序并进行了实例计算。计算结果与解析解对比 ,两者符合非常好 ,表明本文方法是处理流体饱和两相多孔介质动力问题的一种非常有效方法。 展开更多

关键词 饱和多孔介质 显式有限元法 流体 波动方程

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用动态显式有限元法对板材成形进行计算机模拟 被引量：20

2

作者 张士宏 尚彦凌 +2 位作者 郎利辉 康达昌 王仲仁 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 2001年第1期19-24,共6页

介绍了动态显式有限元法的原理和特点 ,总结讨论了国际现有各种商用有限元软件的情况。采用显式有限元软件 L S- DYNA3D对板材零件冲压过程进行计算机模拟分析 ,预测冲压过程中可能出现的各种工艺缺陷 ,例如坯料的起皱、局部减薄和破裂 ... 介绍了动态显式有限元法的原理和特点 ,总结讨论了国际现有各种商用有限元软件的情况。采用显式有限元软件 L S- DYNA3D对板材零件冲压过程进行计算机模拟分析 ,预测冲压过程中可能出现的各种工艺缺陷 ,例如坯料的起皱、局部减薄和破裂 ,并以模拟结果为依据提出改进模具和工艺参数的办法 ,优化工艺参数 ,可以减少调试和修模的次数 ,以此实现降低模具费用、缩短制模时间、提高产品成品率和材料利用率 ,最终达到减少产品成本的目的。 展开更多

关键词 动态显式有限元法 板材成形 工艺缺陷 计算机模拟 充液拉深

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考虑耦合质量影响的饱和多孔介质动力响应分析的显式有限元法 被引量：5

3

作者 赵成刚 闫华林 +1 位作者 李伟华 李亮 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期555-561,共7页

根据B iot饱和多孔介质动力方程,采用解耦技术,提出了考虑耦合质量aρ影响的饱和多孔介质中动力响应分析的显式有限元法。文中建立并推导了显式有限元的公式,编制了相应的计算程序并进行了实例计算。计算结果与解析解进行了对比,两者符... 根据B iot饱和多孔介质动力方程,采用解耦技术,提出了考虑耦合质量aρ影响的饱和多孔介质中动力响应分析的显式有限元法。文中建立并推导了显式有限元的公式,编制了相应的计算程序并进行了实例计算。计算结果与解析解进行了对比,两者符合很好,表明本文方法是处理饱和多孔介质动力问题的一种有效方法。文中还分析了耦合质量aρ对固相和液相动位移的影响。 展开更多

关键词 流体饱和两相多孔介质 显式有限元法 Biot动力方程 耦合质量ρa

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三种介质耦联系统动力反应分析的显式有限元法及其应用 被引量：5

4

作者 赵成刚 李伟华 +1 位作者 王进廷 李亮 《地震学报》 CSCD 北大核心 2003年第3期262-271,共10页

在笔者已建立的流体饱和多孔介质动力分析的显式有限元法的基础上 ,提出了可分析任意形状的流体饱和多孔介质 单相弹性固体介质 理想流体介质耦联的复杂系统的动力响应的显式有限元方法 .该方法建立的有限元方程列式具有解耦特征 ,不... 在笔者已建立的流体饱和多孔介质动力分析的显式有限元法的基础上 ,提出了可分析任意形状的流体饱和多孔介质 单相弹性固体介质 理想流体介质耦联的复杂系统的动力响应的显式有限元方法 .该方法建立的有限元方程列式具有解耦特征 ,不需求解联立方程组 ,因而极大地提高了计算效率 .将这一方法用于分析了考虑库水、坝、淤泥层和基岩这一复杂系统动力相互作用问题的斜坝面的地震响应 ,并给出了一些计算结果 . 展开更多

关键词 三种介质耦联系统动力反应分析 显式有限元法 动力响应分析 场地动力响应 土-结构-流体动力相互作用

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黏弹性流体饱和孔隙介质动力反应分析的显式有限元法 被引量：1

5

作者 田迎春 章梓茂 +2 位作者 赵成刚 马坚伟 杨慧珠 《科学技术与工程》 2010年第5期1112-1117,共6页

黏弹性流体饱和多孔介质模型比单相介质或者弹性饱和孔隙介质更接近实际的土层介质,应用该模型研究土层介质的动力响应更为合理。用数值方法研究了半空间黏弹性流体饱和孔隙介质的动力时域响应。根据Biot黏弹性流体饱和两相多孔介质波... 黏弹性流体饱和多孔介质模型比单相介质或者弹性饱和孔隙介质更接近实际的土层介质,应用该模型研究土层介质的动力响应更为合理。用数值方法研究了半空间黏弹性流体饱和孔隙介质的动力时域响应。根据Biot黏弹性流体饱和两相多孔介质波动方程,采用解耦技术,建立了以固相位移和流相位移为未知量的黏弹性流体饱和孔隙介质动力分析的一种显式有限元法。该方法克服了隐式方法需要求解联立方程组的缺点,具有节省计算机内存空间和计算时间的优点。与解析解比较表明,该算法具有较高的计算精度;最后以一维黏弹性流体饱和孔隙介质为例,分析了黏性系数对动力响应的影响。 展开更多

关键词 黏弹性流体饱和孔隙介质 显式有限元法 动力响应

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轴向双局部减薄缺陷弯管爆破压力的显式有限元法研究

6

作者 李乃文 倪晓 +2 位作者 杨楠 周凌志 郭涛 《绿色科技》 2022年第8期237-239,280,共4页

为了研究轴向双局部减薄缺陷对弯管爆破压力的影响,建立了弯管内拱处含轴向双局部壁厚减薄缺陷显式非线性有限元模型,利用LS-DYNA软件进行了爆破压力的预测仿真。仿真结果表明:轴向间距θ为0.5°和1°时,双缺陷间的相互影响最大... 为了研究轴向双局部减薄缺陷对弯管爆破压力的影响,建立了弯管内拱处含轴向双局部壁厚减薄缺陷显式非线性有限元模型,利用LS-DYNA软件进行了爆破压力的预测仿真。仿真结果表明:轴向间距θ为0.5°和1°时,双缺陷间的相互影响最大;当轴向间距θ<8°时,随轴向间距增加影响减小;当轴向间距θ>8°时,轴向双缺陷间的相互影响较小,可以忽略。减薄宽度对弯管爆破压力基本无影响,减薄深度对弯管爆破压力影响最大。 展开更多

关键词 弯管 爆破压力 显式有限元法 LS-DYNA

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显式动力学有限元法分析板宽对板带轧制压力分布的影响 被引量：17

7

作者 谢红飙 肖宏 +1 位作者 张国民 尹学霞 《塑性工程学报》 CAS CSCD 2003年第1期61-64,共4页

显式动力学有限元法是分析大型接触问题的有效方法 ,近年来在分析板料成形及碰撞冲击问题方面得到了广泛的应用。本文介绍了显式动力学有限元法的特点及在板带轧制过程分析中的研究状况 ,阐述了其基本理论 ,并采用显式动力学有限元法模... 显式动力学有限元法是分析大型接触问题的有效方法 ,近年来在分析板料成形及碰撞冲击问题方面得到了广泛的应用。本文介绍了显式动力学有限元法的特点及在板带轧制过程分析中的研究状况 ,阐述了其基本理论 ,并采用显式动力学有限元法模拟了板带轧制过程 ,模拟计算出的变形区轧制压力分布与实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 板带轧制压力分布 显式动力学有限元法 数值模拟

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用显式动力学有限元法分析板带轧制压力分布 被引量：8

8

作者 张国民 肖宏 +1 位作者 谢红飙 刘积成 《燕山大学学报》 CAS 2003年第2期146-149,共4页

介绍了显式动力学有限元法的特点,阐述了其基本原理。采用商用显式动力学有限元软件Ansys/LS-DYNA模拟了三维弹塑性板带轧制过程,所计算的变形区轧制压力分布较好地符合了相关实验结果。

关键词 显式动力学有限元法 板带轧制 数值模拟 压力分布 轧制压力

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稀疏存储的显式有限元三角网格地震波数值模拟及其PML吸收边界条件 被引量：33

9

作者 刘有山 滕吉文 +1 位作者 刘少林 徐涛 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期3085-3099,共15页

有限元法是复杂介质地震模拟的有力工具,它能比较客观地反映地震波的传播,比较细致地再现地震图像.但是,为了获得较精确的结果,有限元法模拟地震波的传播需要的网格点数多,具有计算量大和消耗内存多的缺点.针对上述缺点,本文对刚度矩阵... 有限元法是复杂介质地震模拟的有力工具,它能比较客观地反映地震波的传播,比较细致地再现地震图像.但是,为了获得较精确的结果,有限元法模拟地震波的传播需要的网格点数多,具有计算量大和消耗内存多的缺点.针对上述缺点,本文对刚度矩阵采用压缩存储行（CSR）格式,以减少计算量并节省内存;采用集中质量矩阵得到对角的质量矩阵以提高有限元法（显式有限元）的计算效率;时间离散采用保能量的Newmark算法以提高有限元法的计算精度;采用变分形式（弱形式）的PML吸收边界条件对人工截断边界进行处理.通过与高精度的数值方法——谱元法的数值试验的对比表明,上述方法的引入可使有限元法在计算精度和计算效率方面均可取得比较显著的改进.为了获得相当的计算精度,相比于7阶谱元法,显式有限元法需要更精细的网格.然而,显式有限元法的计算速度比前者快近2倍,而内存需求仅为谱元法的1/4～1/6. 展开更多

关键词 显式有限元法 压缩存储行（CSR）格式 集中质量矩阵 Newmark算法 PML吸收边界条件 谱元法

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环件轧制过程的显式有限元模拟分析 被引量：18

10

作者 罗洲 华林 +1 位作者 周勇强 王志慧 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 2004年第1期68-70,共3页

用于金属成形模拟的有限元方程的求解方法 ,主要有隐式和显式积分两种方法。对于复杂的三维变形分析 ,如环件轧制 ,隐式方法需要很长的运行时间。而利用显式方法 ,可以达到很好的效果。本文利用Abaqus /Ex plicit通用有限元程序对径向... 用于金属成形模拟的有限元方程的求解方法 ,主要有隐式和显式积分两种方法。对于复杂的三维变形分析 ,如环件轧制 ,隐式方法需要很长的运行时间。而利用显式方法 ,可以达到很好的效果。本文利用Abaqus /Ex plicit通用有限元程序对径向环轧进行了模拟。 展开更多

关键词 环件轧制 显式有限元法

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横观各向同性饱和两相介质波动问题的时域显式有限元方法 被引量：2

11

作者 李亮 翟威 杜修力 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期464-470,共7页

针对横观各向同性饱和两相介质的弹性波动问题,分别应用空间解耦技术和时域显式逐步积分计算格式完成对该问题的有限元空间离散和时间离散,建立了横观各向同性饱和两相介质波动问题计算分析的时域显式有限元方法。应用该方法进行了输入... 针对横观各向同性饱和两相介质的弹性波动问题,分别应用空间解耦技术和时域显式逐步积分计算格式完成对该问题的有限元空间离散和时间离散,建立了横观各向同性饱和两相介质波动问题计算分析的时域显式有限元方法。应用该方法进行了输入地震波作用下横观各向同性饱和两相介质动力反应的计算分析,并将计算结果与完全各向同性饱和两相介质的计算结果进行对比研究,并对各向异性系数取值对于横观各向同性饱和两相介质动力反应计算结果的影响进行了研究和讨论。计算结果表明,横观各向同性饱和两相介质与完全各向同性饱和两相介质的动力反应特性具有较为显著的差异,各向异性系数取值对于横观各向同性饱和两相介质动力反应计算结果具有较为重要的影响。本文的数值计算工作同时表明,本文建立的时域显式有限元方法是进行横观各向同性饱和两相介质动力反应计算分析的一种有效方法。 展开更多

关键词 横观各向同性 饱和两相介质:弹性波动 时域显式有限元法

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动态显式有限元方法在车架耐撞性能分析中的应用 被引量：1

12

作者 解跃青 雷雨成 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第4期573-574,597,共3页

应用动态显式有限元方法对车辆纵向碰撞中车架的大变形过程进行了计算机模拟。文中介绍了显式有限元方法基本理论 ,运用 PAM-CRASH软件预测了车架变形状况和内能吸收能力 ;提出了优化方案 ,并进行对比。结果表明 :改进后的车架耐撞性能... 应用动态显式有限元方法对车辆纵向碰撞中车架的大变形过程进行了计算机模拟。文中介绍了显式有限元方法基本理论 ,运用 PAM-CRASH软件预测了车架变形状况和内能吸收能力 ;提出了优化方案 ,并进行对比。结果表明 :改进后的车架耐撞性能有明显的提高 ,达到要求的吸能能力。这种设计方法对整车的设计提供了指导性的参考 。 展开更多

关键词 动态显式有限元法 车架 模拟 耐撞性

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环件轧制过程的显式有限元模拟分析 被引量：5

13

作者 罗洲 华林 +1 位作者 王志慧 周勇强 《金属成形工艺》 2003年第6期12-13,16,共3页

　用于金属成形进行模拟的有限元方程的求解方法,主要有隐式和显式积分两种方法。对于复杂的三维变形分析,如环件轧制,隐式方法需要很长的运行时间。而利用显式方法,可以达到很好的效果。文中利用Abaqus/Explicit通用有限元程序对径向... 　用于金属成形进行模拟的有限元方程的求解方法,主要有隐式和显式积分两种方法。对于复杂的三维变形分析,如环件轧制,隐式方法需要很长的运行时间。而利用显式方法,可以达到很好的效果。文中利用Abaqus/Explicit通用有限元程序对径向环轧进行了模拟。 展开更多

关键词 环件轧制 显式有限元法 金属成形 数值模拟 径向环轧

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基于正交优化的异型薄壁壳体强力旋压成形有限元分析 被引量：18

14

作者 陈岗 詹梅 +2 位作者 杨合 李虎 黄亮 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期67-71,共5页

为了揭示工艺参数对异型薄壁壳体强力旋压成形过程的影响,采用正交试验优化设计方法安排模拟仿真方案,基于ABAQUS/Explict平台对不锈钢1Cr18Ni9Ti曲母线形件旋压成形过程进行了三维弹塑性有限元模拟研究。分析了旋轮进给比、旋轮圆角半... 为了揭示工艺参数对异型薄壁壳体强力旋压成形过程的影响,采用正交试验优化设计方法安排模拟仿真方案,基于ABAQUS/Explict平台对不锈钢1Cr18Ni9Ti曲母线形件旋压成形过程进行了三维弹塑性有限元模拟研究。分析了旋轮进给比、旋轮圆角半径、旋轮安装角和旋轮与芯模之间的间隙对该成形过程壁厚差、切向拉应力和周向压应力的影响显著性次序以及影响规律,并获得了优化的工艺参数。结果表明,旋轮与坯料之间的间隙是决定工件壁厚均匀性的最重要因素;旋轮进给比和旋轮圆角半径分别对工件的起皱和拉裂倾向影响最显著。减小上述工艺参数的值均可使工件壁厚分布更均匀;随着进给比的增大,拉裂和起皱倾向逐渐减小;增大旋轮与坯料之间的间隙,起皱倾向增大,而拉裂倾向先增大后减小;旋轮圆角半径增大,拉裂和起皱倾向均增大;增大旋轮安装角,起皱倾向逐渐增大,拉裂倾向逐渐减小。 展开更多

关键词 异型薄壁壳体 强力旋压 动态显式有限元法 正交试验

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动态显式分析在冲压件结构优化设计中的运用 被引量：2

15

作者 彭林法 金隼 +1 位作者 李成锋 来新民 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期110-113,共4页

针对车身冲压件结构复杂,成形易产生缺陷的特点,运用非线性动态显式有限元方法,采用弹塑性各向同性材料本构模型,提出了基于非线性动态显式分析的冲压件结构设计优化方法。利用MSC-Dytran对某型号轿车的前横梁托架进行冲压过程的计算机... 针对车身冲压件结构复杂,成形易产生缺陷的特点,运用非线性动态显式有限元方法,采用弹塑性各向同性材料本构模型,提出了基于非线性动态显式分析的冲压件结构设计优化方法。利用MSC-Dytran对某型号轿车的前横梁托架进行冲压过程的计算机模拟,对零件毛坯在冲压成形后的缺陷进行了分析,提出了结构修改方案,最终完成了结构优化设计。结果表明,零件结构修改可以有效避免冲压缺陷产生,并说明用非线性动态显式有限元方法进行冲压过程分析结果的可靠性和基于非线性动态显式分析的冲压件结构设计优化方法的可行性。 展开更多

关键词 冲压件 动态显式有限元法 板料成形 工艺优化

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饱和多孔介质散射问题中局部地形影响的显式数值分析法

16

作者 李立云 杜修力 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期925-930,共6页

为了能合理分析局部场地条件对地震波散射波场的影响,基于饱和多孔介质理论的土力学模型,提出了一种显式有限元与黏弹性人工边界相结合的数值波动模拟方法.采用二维模型,以圆弧形凹陷河谷为例,分析了局部地形对饱和多孔介质中散射地震... 为了能合理分析局部场地条件对地震波散射波场的影响,基于饱和多孔介质理论的土力学模型,提出了一种显式有限元与黏弹性人工边界相结合的数值波动模拟方法.采用二维模型,以圆弧形凹陷河谷为例,分析了局部地形对饱和多孔介质中散射地震波场的影响,并通过与远置边界结果的对比,说明了该方法的正确性和适用性. 展开更多

关键词 饱和多孔介质 地形效应 显式有限元法 黏弹性人工边界

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立节北山滑坡地震稳定性及破坏过程三维有限元分析 被引量：2

17

作者 丛凯 马宗源 李瑞冬 《西北地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期283-291,共9页

针对甘肃省舟曲县立节镇北山滑坡在地震情况下的稳定性及失稳后可能威胁的范围问题,笔者使用显式有限元及动力学大变形方法分析了该滑坡在地震情况下的稳定性及失稳后的破坏过程。首先基于滑坡纵剖面建立二维平面应变模型分析滑坡稳定... 针对甘肃省舟曲县立节镇北山滑坡在地震情况下的稳定性及失稳后可能威胁的范围问题,笔者使用显式有限元及动力学大变形方法分析了该滑坡在地震情况下的稳定性及失稳后的破坏过程。首先基于滑坡纵剖面建立二维平面应变模型分析滑坡稳定性及破坏过程,之后使用航测点云数据建立三维滑坡模型进行计算分析。地震条件下三维计算确定的滑坡安全系数结果低于1.0,较二维计算结果低7.7%;三维情况计算出的滑动距离达1.73 km,高于二维情况17%,说明滑坡灾害问题使用二维小变形方法得出结果偏于危险。笔者采用显式有限元、三维及大变形计算方法分析更符合实际,可为滑坡灾害的工程防治提供科学理论依据。 展开更多

关键词 地震 滑坡 破坏过程 大变形 显式有限元法

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速度400 km/h轮对初始旋转惯性对滚动接触有限元模型的影响

18

作者 徐凡 何远鹏 +2 位作者 冀怡名 圣小珍 肖新标 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期126-133,共8页

基于显式动力学有限元方法所建立的三维轮轨滚动接触模型是研究高速铁路轮轨相互作用的有效工具。该模型既考虑轮轨的真实几何形状(包括不平顺)和材料非线性,又详细考虑轮轨间的几何接触关系和轮轨系统的纵向动力学性能,得到广泛的应用... 基于显式动力学有限元方法所建立的三维轮轨滚动接触模型是研究高速铁路轮轨相互作用的有效工具。该模型既考虑轮轨的真实几何形状(包括不平顺)和材料非线性,又详细考虑轮轨间的几何接触关系和轮轨系统的纵向动力学性能,得到广泛的应用。在具体实现模型仿真时,采用隐式-显式相结合的办法。传统的做法是,隐式计算时不考虑车轮的旋转,只考虑重力作用下的静态位移场,然后将得到的静态结果作为显式计算的初始条件,同时对车轮施加前进速度和转动角速度以及转矩等条件,求解轮轨的相互作用。大量文献表明,用这种做法来启动显式动力学求解,会产生剧烈的初始瞬态响应,导致求解时间过长,甚至不收敛,尤其在速度高达400 km/h时。基于此,对上述模型进行了改进,在进行隐式计算时,首先考虑车轮的旋转,得到车轮在离心力作用下的位移,在此基础上再考虑车轮受重力作用与钢轨发生接触,得到接触斑、法向接触应力以及车轮的应力应变等,然后将更新后的结果作为显式计算的初始条件进行显式动力学求解。算例表明:改进后的模型可大大减小初始瞬态响应,减少有限元节点和网格数,从而加快计算的收敛过程,提高计算效率;轮轨力频谱存在无衰减频带,在该频带内轮轨力随着模型长度的增加几乎不衰减,传统方法难以通过增加求解区的方式得到稳态轮轨力。 展开更多

关键词 隐式-显式有限元法 三维滚动接触模型 轮轨相互作用 速度400 km/h

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嵌入式轨道三维滚动接触模型冲击特性研究

19

作者 时潇迪 李松 +3 位作者 韩健 何远鹏 肖新标 梁树林 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第3期165-169,共5页

嵌入式轨道在城市轨道交通领域得到广泛运用,在高速铁路方面,国内外也有少量的相关报道和理论研究。嵌入式轨道对减缓轮轨冲击有显著效果,其中焊接接头是引起轮轨冲击的重要原因之一,对于时速400公里以及更高运行速度的列车,焊接接头冲... 嵌入式轨道在城市轨道交通领域得到广泛运用,在高速铁路方面,国内外也有少量的相关报道和理论研究。嵌入式轨道对减缓轮轨冲击有显著效果,其中焊接接头是引起轮轨冲击的重要原因之一,对于时速400公里以及更高运行速度的列车,焊接接头冲击激励引起的轮轨力变化十分显著,目前对于高速工况下嵌入式轨道的研究尚不充分。基于显式动力学有限元方法,采用三维高速轮轨瞬态滚动接触模型对轮轨冲击过程进行数值模拟,并探究时速400公里速度下的嵌入式轨道的冲击特性。得出以下结论:嵌入式轨道与扣件式轨道在受到不同波长冲击时均能够减小垂向轮轨力变化幅值,焊接接头波长越长,垂向轮轨冲击力越能快速趋于平缓;车轮在受到焊接接头长波冲击时,嵌入式轨道能明显降低纵向轮轨力。研究结果可为嵌入式轨道在高速铁路的运用提供参考。 展开更多

关键词 振动与波 三维滚动接触模型 轮轨冲击 嵌入式轨道 高速铁路 隐式-显式有限元法

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山地齿轨列车轮对-轨道系统瞬态滚动接触模拟研究

20

作者 郏殿祥 么超凡 +3 位作者 杨吉忠 陈志辉 赵鑫 温泽峰 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第9期3942-3956,共15页

一般铁路轮轨黏着牵引受限于黏着极限,爬升坡度有限,齿轨列车以齿轮齿条啮合驱动提供更大牵引力,可爬升上山地更大坡度。基于显式有限元法,建立120‰平直坡道山地齿轨列车轮对−轨道系统瞬态接触有限元分析模型,将结构几何、弹性变形和... 一般铁路轮轨黏着牵引受限于黏着极限,爬升坡度有限,齿轨列车以齿轮齿条啮合驱动提供更大牵引力,可爬升上山地更大坡度。基于显式有限元法,建立120‰平直坡道山地齿轨列车轮对−轨道系统瞬态接触有限元分析模型,将结构几何、弹性变形和系统振动等复杂因素考虑在内,瞬态接触由基于罚函数的“面−面”接触算法求得,于时域内重现齿轮驱动模式下齿轨列车与轨道间瞬态动力相互作用模拟。基于设计型面,分析不同牵引力与运行速度下轮轨接触/轮齿啮合力、齿面应力及接触斑内相对滑移等的时变规律,提出基于解析有限元法的齿轮齿条系统动态时变啮合刚度求解方法,通过与渐开线齿轮特性和解析法啮合刚度结果对照验证了模型的可靠性。研究结果表明:列车在齿轮驱动模式下平稳运行时,坡道法向力主要由轮轨接触提供,牵引力全部由轮齿啮合提供,轮齿啮入啮出冲击给系统以持续性动态激励,从而制约着齿轮牵引模式下的列车最高运行速度。轮齿啮合刚度因单/双齿啮合转变而呈现周期性变化,齿轮侧啮合刚度比齿条侧更大,齿条离散支撑造成了齿条侧啮合刚度呈现另一个相对低频的周期性变化,齿轮齿条总啮合刚度在1600 MN/m和600 MN/m间动态波动。啮合力、接触面积、齿面应力以及啮合刚度均与牵引系数正相关,牵引系数从0.1增至0.3,齿面接触面积均值增加20%,总啮合刚度均值仅增加4%。未来可进一步在本模型中引入齿面磨耗和疲劳损伤,为研究非理想齿形下轮对−轨道系统瞬态啮合行为提供有效分析工具。 展开更多

关键词 动态时变啮合刚度 齿面应力分布 山地齿轨列车 轮齿瞬态啮合 显式有限元法

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