高速列车服役安全关键技术铁路行业重点实验室

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作者 无 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期54-55,共2页

高速列车服役安全关键技术铁路行业重点实验室(简称实验室)依托大连交通大学,与中车大连机车车辆有限公司、中车唐山机车车辆有限公司2家单位共建,于2022年12月通过国家铁路局铁路行业科技创新基地的认定。

关键词 行业科技创新 机车车辆 高速列车 安全关键技术 铁路 国家铁路局 实验室 服役

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基于改进M-H模型的转向架构架疲劳损伤分析

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作者 唐毓晗 王悦东 郭涛 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期1279-1290,共12页

高速动车组转向架焊接构架的疲劳失效大多由多级复杂载荷作用下的疲劳损伤累积引起。在多级加载下,疲劳损伤的累积过程呈现出明显的载荷顺序效应和载荷相互作用效应,使疲劳损伤分析和疲劳寿命预测复杂化。疲劳损伤分析常用的Palmgren-Mi... 高速动车组转向架焊接构架的疲劳失效大多由多级复杂载荷作用下的疲劳损伤累积引起。在多级加载下,疲劳损伤的累积过程呈现出明显的载荷顺序效应和载荷相互作用效应,使疲劳损伤分析和疲劳寿命预测复杂化。疲劳损伤分析常用的Palmgren-Miner线性累积损伤模型无法描述多级加载下损伤的非线性行为,基于非线性累积损伤准则的Manson-Halford模型因未考虑载荷相互作用效应而造成了多级加载疲劳寿命预测的不准确性。为解决传统的Manson-Halford非线性累积损伤模型损伤分析的不准确性,通过将生态学中有机物的分解类比于材料在多级加载下力学性能的退化的方式,提出改进的Manson-Halford非线性累积损伤模型,并对其合理性和准确性进行验证。以某动力车转向架构架为研究对象,根据UIC615-4标准施加多级载荷,应用等效结构应力和确定概率的主S-N曲线计算构架损伤值,并基于Palmgren-Miner线性累积损伤模型、传统的Manson-Halford非线性累积损伤模型和改进的Manson-Halford非线性累积损伤模型对比分析构架多级载荷下的累积损伤。研究结果表明:3种模型分析所得构架的累积损伤值均小于1,构架疲劳强度满足要求。改进的Manson-Halford非线性累积损伤模型提高了多级加载疲劳损伤分析和疲劳寿命预测的准确性,并且相比于Palmgren-Miner线性累积损伤模型的损伤分析更加保守,相比于传统的Manson-Halford非线性累积损伤模型没有损失较多的设计安全裕量,因此能够应用于多级加载下结构的疲劳损伤分析。研究结果为进一步提高高速动车组转向架构架等关键结构的疲劳损伤分析与服役寿命预测的合理性和准确性提供参考。 展开更多

关键词 转向架构架 疲劳损伤 变幅载荷 改进Manson-Halford模型 等效结构应力

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Y型蜂窝等效模型及蜂窝夹芯结构车体的仿真分析

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作者 石姗姗 马嘉欣 +2 位作者 陈秉智 汉红彪 王国鑫 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3743-3754,共12页

复合材料夹芯结构在轨道车辆车体轻量化中应用广泛,但在大型夹芯结构车体仿真计算时,存在结构层次复杂且分析经验较为缺乏等问题。本文提出考虑蜂窝双壁影响的Y型蜂窝等效模型,然后基于Y型蜂窝等效构建碳纤维铝蜂窝夹芯板和格栅增强碳... 复合材料夹芯结构在轨道车辆车体轻量化中应用广泛,但在大型夹芯结构车体仿真计算时,存在结构层次复杂且分析经验较为缺乏等问题。本文提出考虑蜂窝双壁影响的Y型蜂窝等效模型,然后基于Y型蜂窝等效构建碳纤维铝蜂窝夹芯板和格栅增强碳纤维铝蜂窝夹芯板仿真分析模型,并将其分别与三点弯曲试验进行验证。根据传统列车车体的蒙皮骨架形式,构建碳纤维铝蜂窝车体和格栅增强碳纤维铝蜂窝车体,并运用BSEN12663:2010标准和《复合材料设计手册》中的设计标准分析其刚度、强度、应变等力学性能。研究结果表明:碳纤维铝蜂窝夹芯板和格栅增强碳纤维铝蜂窝夹芯板三点弯曲仿真结果与试验值误差分别为2.8%和0.1%,验证了Y型蜂窝等效模型具有较高的精度;碳纤维铝蜂窝车体的比刚度最低提升了49.4%,强度最高提升了64.5%;格栅增强碳纤维铝蜂窝车体的比刚度最低提升了67.6%,强度最高提升了66.2%。对于2种蜂窝夹芯结构车体的蒙皮来说,格栅增强碳纤维铝蜂窝车体应变最低下降了36.9%,失效因子最低下降了61.1%,相比碳纤维铝蜂窝车体有较充足的安全余量;相比原不锈钢车体,2种蜂窝夹芯结构车体具有较好的减重效果,碳纤维铝蜂窝车体减重33.4%,格栅增强碳纤维铝蜂窝车体减重13.1%。基于Y型蜂窝等效模型的碳纤维夹芯结构仿真分析,为先进复合材料轨道车辆车体结构轻量化设计提供了参考。 展开更多

关键词 复合材料夹芯结构 Y型蜂窝等效模型 三点弯曲 格栅增强蜂窝 车体结构仿真

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基于SFOA-Kriging的三轴转向架构架多目标优化

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作者 李永华 张航 白肖宁 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期33-40,48,共9页

为提高转向架构架的承载能力并实现轻量化,提出一种基于改进果蝇算法-优化克里金模型(SFOA-Kriging)和NSGA-Ⅲ算法相结合的多目标优化方法。首先,根据标准UIC 510-3对某货车三轴转向架构架施加约束和载荷并进行静强度分析和灵敏度分析,... 为提高转向架构架的承载能力并实现轻量化,提出一种基于改进果蝇算法-优化克里金模型(SFOA-Kriging)和NSGA-Ⅲ算法相结合的多目标优化方法。首先,根据标准UIC 510-3对某货车三轴转向架构架施加约束和载荷并进行静强度分析和灵敏度分析,筛选出关键参数。其次,通过引入Sine混沌映射和变步长机制改进FOA算法,并利用该算法优化Kriging模型,提高拟合精度。最后,以构架结构参数为设计变量,最大Von Mises应力和质量为响应值,建立SFOA-Kriging模型。利用NSGA-Ⅲ算法对模型进行优化求解,选用模糊集合理论得到Pareto最优解。结果表明,优化后的构架模型最大Von Mises应力和质量均有所降低,该方法解决了复杂模型拟合精度低、求解时间长的问题,对复杂部件的优化设计具有一定的实用价值。 展开更多

关键词 转向架构架 改进果蝇算法 KRIGING模型 多目标优化

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通过加强筋板对地铁强度的优化 被引量：1

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作者 范航 薛胜夫 杜德雷 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期49-53,共5页

地铁地板是整个地铁重要的承力构件之一,其强度对保证地铁安全行驶至关重要。本文基于变密度法来对地铁地板进行拓扑优化。首先,运用HyperMesh软件中的Optistruct模块设置车体地板子模型,建立实体单元,模拟地铁地板在运行时所受的载荷;... 地铁地板是整个地铁重要的承力构件之一,其强度对保证地铁安全行驶至关重要。本文基于变密度法来对地铁地板进行拓扑优化。首先,运用HyperMesh软件中的Optistruct模块设置车体地板子模型,建立实体单元,模拟地铁地板在运行时所受的载荷;其次,基于变密度法设置最大垂向载荷,最大纵向载荷及扭转工况等多工况条件下,同等权重随机组合,体积分数做约束条件,柔度最小为目标函数。研究结果表明,此结构加工简单,可使用一体化压铸等方法一次成型,有效减少加工成本,且减少受力复杂的状况。此加强筋增加了车体重量,后续研究可适当用此类加强筋替换地板内筋板来减轻车体重量。 展开更多

关键词 加强筋 HYPERMESH 地铁地板 承载能力 拓扑优化

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某动车组柴田式密接车钩RAMS分析

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作者 夏清 胡超群 宫琦 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期23-32,共10页

传统RAMS分析方法中专家主观判断影响较大且不具备处理不确定性问题的能力。本文提出一种基于有序加权平均算子改进的失效模式影响与危害性分析方法(OWA-FMECA),对柴田式密接车钩系统实际故障问题进行分析,利用OWA算子赋予各故障模式严... 传统RAMS分析方法中专家主观判断影响较大且不具备处理不确定性问题的能力。本文提出一种基于有序加权平均算子改进的失效模式影响与危害性分析方法(OWA-FMECA),对柴田式密接车钩系统实际故障问题进行分析,利用OWA算子赋予各故障模式严重度(S)、发生度(O)和探测度(D)3个因素权重,得到系统各故障模式的加权风险优先数(WRPN),进而得到更合理的系统风险评价结果。引入正态模糊数表示事件故障发生概率,建立柴田式密接车钩系统的正态模糊故障树(NFFTA),确定车钩系统中的关键部件。最后,基于马尔可夫模型评估柴田式密接车钩系统及关键部件的可靠度、MTBF等RAMS指标,为柴田式密接车钩的设计优化和维修工作提供指导。 展开更多

关键词 柴田式密接车钩 RAMS OWA-FMECA NFFTA 马尔可夫模型

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基于Bootstrap法的轨道车辆镁合金主S-N曲线研究

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作者 杨建业 张哲 +1 位作者 董祺 白智文 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期8-15,32,共9页

在轨道车辆轻量化设计中采用镁合金可以达到显著减少车体质量、提高列车运行速度以及减轻运营能源消耗的优化目标。针对在小子样疲劳试验空间中,镁合金焊接结构各存活率下主S-N曲线获取较为困难的问题,首先提出结合Bootstrap自助法与等... 在轨道车辆轻量化设计中采用镁合金可以达到显著减少车体质量、提高列车运行速度以及减轻运营能源消耗的优化目标。针对在小子样疲劳试验空间中,镁合金焊接结构各存活率下主S-N曲线获取较为困难的问题,首先提出结合Bootstrap自助法与等效结构应力法的疲劳评估方法。在此框架下,对不同板厚、材料、类型和应力比的镁合金焊接接头进行物理疲劳试验,并采用有限元仿真,进行试件接头焊趾处的等效结构应力数值模拟试验。其次,分别采用传统成组法和Bootstrap自助法拟合得出不同存活率下镁合金焊接结构疲劳寿命预测模型的统计参数。结果表明,Bootstrap自助法得到的镁合金疲劳试验样本拟合结果更趋于稳定,提高了镁合金疲劳寿命试验数据的拟合程度和样本数目较小时疲劳寿命预测的准确性。基于此方法得到并验证了镁合金焊接结构主S-N曲线的较精确回归模型。 展开更多

关键词 轨道车辆 镁合金焊接疲劳 Bootstrap自助法 主S-N曲线

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Goodman-Smith疲劳评估修正方法研究及在轨道车辆中的应用

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作者 王悦东 田博雅 何紫薇 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期1-7,共7页

Goodman-Smith曲线在轨道车辆疲劳评估中应用广泛,但UIC ORE B12/RP17标准中提供的Goodman-Smith曲线在使用过程中存在安全裕量不高和焊缝数据缺乏合理性的问题。本文首先分别采用UIC标准中提供的Goodman-Smith曲线和BS 7608标准对3种... Goodman-Smith曲线在轨道车辆疲劳评估中应用广泛,但UIC ORE B12/RP17标准中提供的Goodman-Smith曲线在使用过程中存在安全裕量不高和焊缝数据缺乏合理性的问题。本文首先分别采用UIC标准中提供的Goodman-Smith曲线和BS 7608标准对3种典型焊接接头模型进行疲劳强度评估,证明Goodman-Smith曲线评估的结果较为宽松。其次,为使Goodman-Smith曲线能够适应实际情况出现的非对称循环载荷,提出非对称循环疲劳强度向对称循环的转换公式,实现BS 7608标准中脉动循环向Goodman-Smith曲线所需对称循环的转换。然后,根据BS 7608标准提供的S-N曲线修正循环次数为2×10^(6)次下的对称循环疲劳强度,并结合UIC标准,绘制改进后的八边形Goodman-Smith曲线。最后,分别改进前后的Goodman-Smith曲线对某转向架构架的关键焊缝进行疲劳强度评估。结果表明,改进后的Goodman-Smith曲线可以有效解决安全系数过大导致的疲劳评估结果过于宽松以及焊缝数据缺乏合理性的问题。该设计改进的曲线更加符合工程应用需求,为转向架构架焊接结构评估方法提供了新参考。 展开更多

关键词 Goodman-Smith曲线 疲劳评估 焊接接头 转向架构架

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车体焊缝建模方法对其寿命预测的影响

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作者 许建鑫 杜德雷 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期16-22,共7页

轨道车辆车体作为大型焊接结构,在承受复杂交变载荷时,其薄弱焊缝易发生疲劳破坏。焊缝相较于其他结构,疲劳问题更加复杂。为进一步分析焊缝的疲劳情况,采用ASME标准中网格不敏感的等效结构应力法,对市域D型车车体底架的关键焊缝进行疲... 轨道车辆车体作为大型焊接结构,在承受复杂交变载荷时,其薄弱焊缝易发生疲劳破坏。焊缝相较于其他结构,疲劳问题更加复杂。为进一步分析焊缝的疲劳情况,采用ASME标准中网格不敏感的等效结构应力法,对市域D型车车体底架的关键焊缝进行疲劳强度评估。焊缝单元的建立对疲劳评估有一定影响,因此分别采用有焊缝单元和无焊缝单元两种建模方法,对车体关键焊缝进行细节处理,分析两种建模方法对焊缝疲劳寿命预测结果的影响。计算结果表明:两种建模方法所计算出的等效结构应力具有较强的一致性,采用有焊缝建模计算出的疲劳寿命大于无焊缝建模。 展开更多

关键词 轨道车辆 建模方法 底架焊缝 疲劳寿命

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考虑强度和疲劳强度的机车抱轴箱体轻量化设计

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作者 焦柏儒 郭明达 +3 位作者 王世阔 刘喜微 韩佳霖 秦睿贤 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期41-48,共8页

抱轴箱是机车转向架的重要组成部分,在支撑、固定驱动电机和保持运行平稳上起着重要作用,其轻量化设计可有效改善转向架的力学性能。本文建立了机车抱轴箱有限元模型,采用Ansys分析5种超常工况下的结构强度,采用Goodman-Smith曲线对3种... 抱轴箱是机车转向架的重要组成部分,在支撑、固定驱动电机和保持运行平稳上起着重要作用,其轻量化设计可有效改善转向架的力学性能。本文建立了机车抱轴箱有限元模型,采用Ansys分析5种超常工况下的结构强度,采用Goodman-Smith曲线对3种运营工况进行疲劳强度分析。随后,以体积分数、周向循环对称为约束条件,以加权柔度最小为优化目标,利用OptiStruct软件对其进行多工况拓扑优化设计,优化后的抱轴箱结构可消除多个应力集中点,并实现10.8%的减重。 展开更多

关键词 OptiStruct 抱轴箱 Goodman 拓扑优化

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纤维长度和表面处理对碳纤维层合板胶接结构的影响

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作者 石姗姗 刘子平 +1 位作者 吕航宇 马嘉欣 《大连交通大学学报》 2025年第2期94-98,共5页

为了改善复合材料接头的制作方式与力学性能,基于Kevlar短纤维增韧胶接接头,使用数字图像相关技术(DIC)对胶接接头的拉伸试验进行观测,得出接头的失效载荷与表面应变分布,研究胶层中的纤维长度与黏接表面的表面处理方式对单搭接胶接接... 为了改善复合材料接头的制作方式与力学性能,基于Kevlar短纤维增韧胶接接头,使用数字图像相关技术(DIC)对胶接接头的拉伸试验进行观测,得出接头的失效载荷与表面应变分布,研究胶层中的纤维长度与黏接表面的表面处理方式对单搭接胶接接头力学性能的影响。结果表明:纤维长度为0~1mm的Kevlar短纤维对胶接接头的增韧效果最好,可以提高胶接接头的失效载荷与伸长量,接头失效载荷提高到7.16kN,接头伸长量提高到3.97mm;表面打磨会使黏接失效更易发生,从而降低胶接接头的黏接性能。 展开更多

关键词 复合材料 接头增强 芳纶纤维 胶接 应变分布

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