纤维缠绕复合材料结构冲击损伤分析及剩余压缩强度评估

1

作者 王中钢 徐晨晨 +5 位作者 陈卓 于洋洋 李克雷 何佳捷 邓俊杰 袁可 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期3009-3019,共11页

为探究局部冲击载荷下复合材料缠绕圆管结构冲击损伤与剩余压缩强度关联性,采用空气炮试验系统对复合材料圆管结构开展0~79.7 m/s冲击速度下的冲击试验和冲击后准静态轴向压缩试验,确定圆管结构冲击响应和剩余压缩强度。运用有限元方法... 为探究局部冲击载荷下复合材料缠绕圆管结构冲击损伤与剩余压缩强度关联性,采用空气炮试验系统对复合材料圆管结构开展0~79.7 m/s冲击速度下的冲击试验和冲击后准静态轴向压缩试验,确定圆管结构冲击响应和剩余压缩强度。运用有限元方法对复合材料缠绕构型圆管的局部冲击及冲击后压缩进行参数化数值仿真计算,得到不同结构参数下局部损伤和压缩失效行为的关系,揭示不同冲击速度和缠绕形式对圆管动态变形和冲击后剩余强度的影响机制。研究结果表明:在冲击载荷下,复合材料圆管结构最大变形量及内部纤维损伤面积与冲击速度呈正相关,冲击引发的大变形和压剪作用产生的圆管内部损伤削弱了压缩强度,并改变了结构压缩破坏模式;在15.0 m/s冲击速度下,缠绕方式为[89/±20]_(2)的圆管的冲击损伤最小;在47.4 m/s冲击速度下,缠绕方式为[89/±55]_(2)的圆管更有利于抵抗冲击变形;当圆管环向缠绕层占比减小时,其抗冲击和压缩性能均有所提升,但无环向缠绕层时圆管因膨胀失稳抗压缩能力大幅减弱,受速度为47.4 m/s的小球冲击后,相较于缠绕方式为[89/±38]_(2)的圆管,缠绕方式为[±38]_(3)的圆管的剩余压缩强度降低76.1%。 展开更多

关键词 纤维缠绕结构 冲击损伤 冲击后压缩 剩余强度 有限元模拟

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强横风下高速列车外风挡非定常气动载荷特性研究 被引量：1

2

作者 史永达 徐晔 +1 位作者 李雪亮 杨明智 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1782-1792,共11页

随着列车服役时间的延长,在恶劣运营环境作用下,外风挡容易出现变形、龟裂等故障问题,危害行车安全。为分析恶劣环境下外风挡的位移、应力及气动激励的变化规律,基于流固耦合振动理论,采用数值仿真方法,分析高速列车以速度250 km/h在不... 随着列车服役时间的延长,在恶劣运营环境作用下,外风挡容易出现变形、龟裂等故障问题,危害行车安全。为分析恶劣环境下外风挡的位移、应力及气动激励的变化规律,基于流固耦合振动理论,采用数值仿真方法,分析高速列车以速度250 km/h在不同横风风速环境下运行时,车端外风挡的气动性能和流固耦合特性。研究结果表明:列车不同位置处的外风挡均在迎风侧的尾流区域产生最大位移和应力,且随横风风速的提高而增大。当车速为250 km/h,横风风速为25 m/s时,外风挡的最大位移产生于Fd1-3截面,对应的位移为8.63 mm。气动力频率方面,外风挡所受气动力的主频较为集中,不同位置的气动力主频均围绕一个固定值小幅波动。在15、20和25 m/s横风风速下,外风挡所受气动力主频分别为5、15和19 Hz。综合位移与气动激励情况,二者在整体趋势上有较好的对应关系,位移的响应会略微滞后于气动激励的响应。 展开更多

关键词 流固耦合 高速列车 外风挡 强横风 气动特性

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自动化建模与优化平台开发及其在切削吸能结构的应用

3

作者 王晖 田凯 +4 位作者 高乾宸 王明猛 郝伟江 王晋乐 朱涛 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2048-2060,共13页

传统优化设计受限于几何参数化和六面体单元生成困难等问题,优化过程繁琐,效率低下。为规范开发流程,提高优化设计效率,本文搭建以MOO(multi-objective optimization)系统为核心,集成了几何、有限元建模、数据处理以及代理优化等模块的... 传统优化设计受限于几何参数化和六面体单元生成困难等问题,优化过程繁琐,效率低下。为规范开发流程,提高优化设计效率,本文搭建以MOO(multi-objective optimization)系统为核心,集成了几何、有限元建模、数据处理以及代理优化等模块的自动化建模与优化平台。自动化建模模块以CAE为核心,基于三次样条函数构造特征截面和映射路径实现自动几何参数化建模,并在扫掠法和模型分解法的基础上,提出基于多截面扫掠法的六面体网格自动化生成方法;此外,在常规基于代理模型的优化流程上,通过数据转换和处理算法实现从数值计算结果提取到代理优化的自动化。研究结果表明:该平台能建立具有较小几何误差和高质量单元的有限元模型,结构耐撞性指标整体上有一定提升,可以显著地提高优化工作流程的效率。 展开更多

关键词 优化平台 几何参数化建模 六面体网格生成 切削吸能结构 被动安全

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高速铁路隧道内气室参数对列车表面气动效应的影响 被引量：3

4

作者 陈大伟 刘钊 +2 位作者 杨海波 卫梦杰 刘峰 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1822-1833,共12页

应用三维、可压缩、非定常Navier−Stokes方程和有限体积法,以单线隧道人行通道下方布置单个气室为例,分析隧道内气室参数对列车表面气动压力和横向力的影响。研究结果表明:隧道中加设气室后列车表面压力峰值增大,且当气室位于隧道前部... 应用三维、可压缩、非定常Navier−Stokes方程和有限体积法,以单线隧道人行通道下方布置单个气室为例,分析隧道内气室参数对列车表面气动压力和横向力的影响。研究结果表明:隧道中加设气室后列车表面压力峰值增大,且当气室位于隧道前部、气室纵向长度较长、气室入口面积较大时,列车表面压力峰值增大更明显;当隧道长156 m、气室位于隧道前部、气室长度L为50 m、气室入口面积A为1.2 m^(2)、车速为400 km/h时,列车表面瞬变压力的正负峰值分别比无气室时的正负峰值大0.2 kPa和0.18 kPa;列车所受横向力在车头经过气室入口时产生波动,且波动时间随着气室长度的增大而延长,气室入口面积增大使横向力波动更为剧烈;安装气室后,列车所受横向力峰值通常低于其自身重力的1%,因此,列车发生倾覆概率较低。 展开更多

关键词 高速列车 隧道 气室 气动效应

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新风量对地铁客室咳嗽飞沫传播影响的数值模拟研究

5

作者 李恒奎 伍钒 +2 位作者 梁习锋 董航 李旋 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1691-1701,共11页

优化通风系统参数以降低乘客呼吸道传染病的感染风险是创造安全、舒适的地铁客室出行环境的重要途径。利用欧拉−拉格朗日数值模拟方法对地铁客室中呼吸道飞沫传播进行模拟,研究不同送风量下乘客咳嗽释放的飞沫扩散规律和时空分布特性。... 优化通风系统参数以降低乘客呼吸道传染病的感染风险是创造安全、舒适的地铁客室出行环境的重要途径。利用欧拉−拉格朗日数值模拟方法对地铁客室中呼吸道飞沫传播进行模拟,研究不同送风量下乘客咳嗽释放的飞沫扩散规律和时空分布特性。研究结果表明:随着新风量增加,车厢通风系统对飞沫粒子的清除速度和效率也相应提高;当新风量为2000 m3/h时,仅有3.9%的飞沫在30 s内进入废排口;而当新风量为8000 m3/h时,在10 s内38.9%的粒子进入废排口;车厢内悬浮的粒子数量并非呈线性下降,而是随新风量的增加呈现复杂的变化;随着新风量提高,车厢内主导飞沫运动的气流逐渐由回风产生的气流转变为废排口产生的气流,同时,废排口气流在车厢内形成的涡流区域逐渐增大,导致部分未能快速进入废排口的部分飞沫在车厢内的悬浮时间延长;废排口附近乘客摄入粒子的比例随着新风量的增加表现出显著的差异;随着新风量的增加,在感染乘客同侧区域的乘客被感染风险逐渐减小,而在感染乘客面对区域的乘客被感染风险随着新风量的增加先增加后减小。研究结果可为制定预防地铁客室内呼吸道传染病毒空气传播的控制策略提供参考。 展开更多

关键词 地铁列车 新风量 咳嗽 飞沫 数值模拟

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地铁列车尾部吹吸气控制对尾流特征的影响

6

作者 唐银瑜 杨明智 +1 位作者 杜俊涛 刘宏康 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1867-1879,共13页

为改善地铁列车尾部流动特征、减小列车气动阻力,提出一种在地铁列车尾部表面吹气及吸气的主动流动控制方法,分析不同吹气形式以及速度下,列车尾部流场及气动阻力的变化,解释列车尾部吹吸气作用下列车气动性能变化的原因。研究结果表明... 为改善地铁列车尾部流动特征、减小列车气动阻力,提出一种在地铁列车尾部表面吹气及吸气的主动流动控制方法,分析不同吹气形式以及速度下,列车尾部流场及气动阻力的变化,解释列车尾部吹吸气作用下列车气动性能变化的原因。研究结果表明,在尾车施加吹/吸气的主动控制方法可以达到减小列车气动阻力的目的。当吹、吸气速度为0.6U(U为列车速度)时,集中吹气控制的气动减阻效果最为显著,3车编组整车气动减阻率达到了12.9%,非集中吹气次之,为10.9%,吸气控制则为10.3%。尾车吹气控制通过扰动流场来有效抑制流向涡结构,且相比于非集中式吹气,气流方向汇聚于某焦点的集中式吹气可显著提升气动减阻能力;吸气控制则通过吸除尾车肩部近壁区的尾部流向涡,使整车气动阻力降低,但吸气使更强的空气流动加速,使得气动减阻效果下降。因此,建议采用吹气速度为0.6U的集中吹气方式减小钝头列车气动阻力,在该吹气速度下,头车、中车、尾车和全车的气动减阻率分别为0.3%、4.5%、27.6%和12.9%。 展开更多

关键词 地铁列车 流动控制 尾部吹吸 气动减阻

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风洞尺寸对高速列车气动性能的影响

7

作者 张业 杜健 尚克明 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1880-1888,共9页

采用单因素变量法则,研究风洞尺寸对高速列车气动性能的影响。基于DDES湍流模拟方法采用不可压缩Navier−Stokes方程求解三维非定常流场,得到不同风洞尺寸下1꞉8缩比的高速列车气动性能,并通过与风洞试验结果的对比验证仿真结果的可靠性... 采用单因素变量法则,研究风洞尺寸对高速列车气动性能的影响。基于DDES湍流模拟方法采用不可压缩Navier−Stokes方程求解三维非定常流场,得到不同风洞尺寸下1꞉8缩比的高速列车气动性能,并通过与风洞试验结果的对比验证仿真结果的可靠性。研究结果表明:随着风洞尺寸的减小,风洞的阻塞比增大,列车周围气流加速效应更加明显,导致列车表面正负压强均增大,涡强度增加,所受气动阻力、升力增大,当风洞阻塞比从0.61%增加到4.17%时,列车气动阻力增加15%。为获得更好的试验结果,应尽量在大尺寸风洞中进行风洞试验,以减小风洞阻塞效应对实验结果的干扰。 展开更多

关键词 高速列车 气动特性 风洞尺寸 分离涡方法(DES)

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高速列车气动外形优化研究进展 被引量：14

8

作者 孙振旭 姚永芳 +7 位作者 郭迪龙 杨国伟 姚拴宝 张业 陈大伟 李桂波 尚克明 贾玲 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期51-74,共24页

随着运行速度的提升,高速列车对气动外形的要求也越来越高,追求性能优异、美观大方的气动外形是新型高速列车研发的一个重要方向.基于当前高速列车外形研发的思路,可以将气动外形优化概括为基于流场机理的改型优化和基于优化算法的外形... 随着运行速度的提升,高速列车对气动外形的要求也越来越高,追求性能优异、美观大方的气动外形是新型高速列车研发的一个重要方向.基于当前高速列车外形研发的思路,可以将气动外形优化概括为基于流场机理的改型优化和基于优化算法的外形优化两类.本文简要回顾了当前国内外在这两类优化途径上的系列工作,着重介绍了作者所在团队近年来做过的一系列气动外形优化工作.在基于流场机理的改型优化上,着重从“和谐号”和“复兴号”这两款主力车型的外形研发上探讨其改型优化的思路,主要探讨了空调导流罩、受电弓平台、风挡和转向架裙板几类对列车阻力影响较为明显的部件的优化设计,并介绍了其相对于上一代车型在气动性能上的提升.基于优化算法的外形优化方法,则因循气动外形优化流程,在列车外形已经具有较好性能的基础上,以高速列车头型流线型为主要优化对象,分别从高速列车参数化方法、替代模型开发以及优化算法改进三个方面进行介绍.其中,高速列车参数化方法主要介绍了局部型函数法、修正车辆造型函数法和类别/形状函数法三类;替代模型开发介绍了最优化替代模型和基于交叉验证的Kriging模型;在优化算法的改进上介绍了改进的非劣分类多目标粒子群算法和连续域混沌蚁群算法两方面的内容.基于上述三个方面介绍了气动外形优化策略在典型工程上的应用案例. 展开更多

关键词 气动外形 流场机理 优化算法 参数化 替代模型

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高速列车U型橡胶外风挡结构模态有限元计算与试验分析 被引量：6

9

作者 蔡鉴明 张森 +2 位作者 汪海燕 熊小慧 唐明赞 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1620-1629,共10页

随着旅客列车运行速度的提升,安装在车厢连接处的U型橡胶外风挡结构在列车空气动力作用下产生变形振动,当气动载荷的激励频率接近外风挡结构固有频率时易引起共振现象。为分析U型橡胶外风挡结构固有动态特性,利用模态有限元计算和试验... 随着旅客列车运行速度的提升,安装在车厢连接处的U型橡胶外风挡结构在列车空气动力作用下产生变形振动,当气动载荷的激励频率接近外风挡结构固有频率时易引起共振现象。为分析U型橡胶外风挡结构固有动态特性,利用模态有限元计算和试验相结合的方法,比较有限元模态计算中2种材料本构模型的区别,并研究模态试验激励点与响应点位置对U型橡胶外风挡结构模态参数的影响。研究结果表明:有限元模态分析时,网格单元层数过少导致计算结果刚度偏大;采用Mooney-Rivlin本构模型计算橡胶材料模态参数相对于线弹性更为合适;有限元模态分析所得结构振型可为模态试验响应点位置的选择提供指导。研究成果可为高速列车U型橡胶外风挡结构设计提供参考。 展开更多

关键词 高速列车 外风挡 U型橡胶结构 模态有限元分析 模态试验分析

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基于概率密度演化理论的磁浮列车−轨道梁耦合系统随机动力分析 被引量：5

10

作者 余志武 张鹏 +1 位作者 丁叁叁 单智 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2544-2554,共11页

为研究磁浮列车引起的轨道梁随机振动问题,建立磁浮车辆-控制器-轨道梁耦合系统时变随机动力分析模型,运用数论选点法(NTM)选取N-维代表性点集和随机谐和函数法(SHF)生成随机轨道不平顺时域样本,进而将概率密度演化理论(PDEM)引入磁浮... 为研究磁浮列车引起的轨道梁随机振动问题,建立磁浮车辆-控制器-轨道梁耦合系统时变随机动力分析模型,运用数论选点法(NTM)选取N-维代表性点集和随机谐和函数法(SHF)生成随机轨道不平顺时域样本,进而将概率密度演化理论(PDEM)引入磁浮动力分析系统,采用Newmark-β时程积分法和带TVD(total variation diminishing)格式的双边差分法求解概率密度函数、均值和标准差。以常导(EMS)磁浮列车通过三跨连续型轨道梁为例,基于MATLAB平台自主开发程序,计算车辆子系统和轨道梁子系统的随机动力响应及概率密度函数,采用Monte Carlo法(MCM)和文献计算结果验证本文模型的计算效率和精度,并对行车速度和支座刚度对系统随机动力响应的影响规律进行分析。研究结果表明:基于概率密度演化理论的磁浮系统随机动力分析模型具有很高的计算效率和精度,与Monte Carlo法相比,求解效率提高了1~2个数量级;在相同随机轨道不平顺激励下,轨道梁中跨跨中加速度、首车车体加速度、轨道梁中跨跨中挠度的概率密度曲线规则程度依次减小;系统随机响应随车速增大而增大,但并非呈线性增大;车辆和轨道梁动力响应均值随支座刚度增加而减小并逐渐趋于稳定;当采用较柔的支座时,响应将被放大。 展开更多

关键词 磁浮列车 概率密度演化方法 车桥耦合 随机动力响应

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高速列车不同转向架区噪声特性及主要噪声源分离 被引量：5

11

作者 王东镇 葛剑敏 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期904-912,共9页

以某型高速列车为研究对象,基于线路运行类比测试,对车辆运行时主要噪声源之一的转向架区噪声开展研究。通过对不同转向架区噪声进行类比测试和对比分析,确定了350km·h^-1及以下速度等级中间车拖车转向架区的主要噪声源为轮轨噪声... 以某型高速列车为研究对象,基于线路运行类比测试,对车辆运行时主要噪声源之一的转向架区噪声开展研究。通过对不同转向架区噪声进行类比测试和对比分析,确定了350km·h^-1及以下速度等级中间车拖车转向架区的主要噪声源为轮轨噪声,头、尾拖车转向架区主要噪声源为气动噪声,中间车动车转向架区主要噪声源为牵引系统噪声。基于以上的分析结论和一定的假设,对车头、车尾和中间动车转向架区主要噪声源进行了分离特性研究,获取了主要噪声源的频谱和贡献特性。研究结果可为高速列车减振降噪设计提供依据和指导。 展开更多

关键词 高速列车 转向架区 轮轨噪声 气动噪声 牵引系统噪声 分离特性

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纤维素老化对矿物油浸绝缘纸中水分扩散的影响 被引量：10

12

作者 周利军 李会泽 +2 位作者 王安 王东阳 廖维 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期1536-1543,共8页

纤维素老化对绝缘纸吸湿性能具有显著的影响,为了能够更有效地评估绝缘纸中的水分含量,该文针对纤维素老化对绝缘纸中水分扩散的影响进行了研究。首先,通过试验材料处理及测试得到了不同温度、不同厚度下油浸绝缘纸中暂态水分;然后,基于... 纤维素老化对绝缘纸吸湿性能具有显著的影响,为了能够更有效地评估绝缘纸中的水分含量,该文针对纤维素老化对绝缘纸中水分扩散的影响进行了研究。首先,通过试验材料处理及测试得到了不同温度、不同厚度下油浸绝缘纸中暂态水分;然后,基于Fick第二扩散定律及有限元仿真模型提取得到了不同老化油浸绝缘纸的水分扩散系数及平衡时间常数;最后,研究了纤维素老化对扩散系数及平衡时间常数的影响,在研究温度范围内,得出扩散系数的经验表达式。研究结果表明,随着绝缘纸老化程度的加深,在相同温度下,绝缘纸水分吸收速率上升,稳态水分含量降低,水分平衡时间降低。 展开更多

关键词 纤维素老化 绝缘纸 水分扩散 扩散系数 平衡时间常数

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基于二维激光位移传感器的通过式轮对测量系统设计 被引量：7

13

作者 伍川辉 尹纪磊 +1 位作者 郭辉 闫磊 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第11期50-53,共4页

针对轨道交通列车轮对几何尺寸日常测量与检测需求的不断增加,设计一种基于二维激光位移传感器的通过式轮对测量系统。该系统通过安装在轨道内外两侧的多台二维激光位移传感器,基于轮对轮廓特征实现对车轮踏面廓形点云数据的坐标变换与... 针对轨道交通列车轮对几何尺寸日常测量与检测需求的不断增加,设计一种基于二维激光位移传感器的通过式轮对测量系统。该系统通过安装在轨道内外两侧的多台二维激光位移传感器,基于轮对轮廓特征实现对车轮踏面廓形点云数据的坐标变换与数据融合,得到完整的轮对踏面廓形;针对廓形中出现的噪点,采用基于中值误差与连续度的平滑算法,结合聚类算法实现对点云数据的去噪处理;最后根据几何关系实现轮对尺寸参数的计算。试验证明,该系统在保持较高测量精度的情况下,同时具有较高重复精度、稳定可靠等特点。 展开更多

关键词 轮对尺寸测量 通过式 激光位移传感器 动态在线测量 坐标变换 去噪

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老化状态对未浸油绝缘纸水分扩散的影响 被引量：6

14

作者 周利军 陈雪骄 +2 位作者 王安 王东阳 廖维 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第15期3293-3301,共9页

纤维素老化会影响绝缘纸的吸湿能力,为了更合理地优化变压器的干燥过程,该文针对老化状态对未浸油绝缘纸水分扩散的影响进行了研究。首先对不同厚度的绝缘纸进行加速热老化,得到了不同老化状态的绝缘纸试样;然后通过受潮实验测试得到了... 纤维素老化会影响绝缘纸的吸湿能力,为了更合理地优化变压器的干燥过程,该文针对老化状态对未浸油绝缘纸水分扩散的影响进行了研究。首先对不同厚度的绝缘纸进行加速热老化,得到了不同老化状态的绝缘纸试样;然后通过受潮实验测试得到了不同温度下未浸油绝缘纸试样中的暂态水分含量,分析了纤维素老化对未浸油绝缘纸中暂态水分含量的影响,进而基于有限元仿真模型提取了不同老化程度绝缘纸在不同温度下的扩散系数;最后得到并验证了考虑老化、温度及厚度的未浸油绝缘纸中水分扩散系数的经验公式。结果表明,纤维素的老化会降低未浸油绝缘纸的吸湿速率,增大未浸油绝缘纸中水分平衡时间。在研究温度范围内,考虑纤维素老化的影响,得出了未浸油绝缘纸中水分扩散系数的经验公式。 展开更多

关键词 热老化 未浸油绝缘纸 暂态水分含量 有限元 水分扩散系数

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高速列车智能轮对应力谱测试及车轴裂纹扩展寿命分析 被引量：2

15

作者 王文静 闫瑞国 +3 位作者 丁然 张振先 沙淼 单巍 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1955-1964,共10页

采用智能轮对在京沪高铁开展时速为350 km/h的高速列车的车轴动应力试验,测试里程达90余万km,建立实际运行状态下车轴关键截面的应力谱,基于测试结果分析上下行线路、速度等因素对车轴应力谱的影响,并根据极值理论建立用于评价车轴超声... 采用智能轮对在京沪高铁开展时速为350 km/h的高速列车的车轴动应力试验,测试里程达90余万km,建立实际运行状态下车轴关键截面的应力谱,基于测试结果分析上下行线路、速度等因素对车轴应力谱的影响,并根据极值理论建立用于评价车轴超声探伤间隔的140万km台架试验谱,分别采用Paris公式与NASGRO方程预测140万km台架试验谱作用下卸荷槽区域裂纹扩展寿命,并通过车轴裂纹扩展台架试验进行验证。研究结果表明:高速列车动力车轴最大应力截面为卸荷槽根部截面,最大应力幅值为119 MPa;当车轴为导向轴时,其应力谱的应力极值与等效应力比作为非导向轴时增大约7%;随外推里程增加,车轴应力谱极值逐渐趋于稳定,140万km及1500万km外推应力谱的应力极值分别为121 MPa与127 MPa;初始深度为7.0 mm的半椭圆裂纹在台架试验140万km试验谱加载下扩展至7.5 mm,分别使用Paris公式与NASGRO方程进行数值分析时,裂纹深度由7.0 mm分别扩展至9.1 mm与7.7 mm,可知将Paris公式与NASGRO方程用于评估车轴剩余寿命时均具有保守性,NASGRO方程计算结果更接近试验值。 展开更多

关键词 高速列车 车轴动应力 台架试验谱 极值理论 裂纹扩展寿命

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基于协同仿真方法的U型橡胶结构涡致振动研究 被引量：3

16

作者 熊小慧 唐明赞 +2 位作者 汪海燕 朱亮 李小白 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期82-90,共9页

利用软件STAR-CCM+和Abaqus对气动载荷作用下U型橡胶结构涡致振动现象进行流固耦合协同仿真分析,并设计风洞试验对数值计算方法进行验证。流体场采用三维非定常粘性不可压缩k-ω湍流模型,固体场采用动隐式线弹性模型,研究了不同空气流速... 利用软件STAR-CCM+和Abaqus对气动载荷作用下U型橡胶结构涡致振动现象进行流固耦合协同仿真分析,并设计风洞试验对数值计算方法进行验证。流体场采用三维非定常粘性不可压缩k-ω湍流模型,固体场采用动隐式线弹性模型,研究了不同空气流速对U型橡胶结构变形及振动的影响规律,分析了U型橡胶结构振动频率与旋涡脱离频率的相互关系。结果表明,U型橡胶结构受到气动载荷作用由静止产生弯曲变形,风速越大其结构产生的弯曲变形量越大,并且弯曲变形振动频率接近一阶固有频率。当结构受到的气动力、弹性力、惯性力趋于平衡,结构上空气旋涡脱离导致结构持续振动,风速较低时,旋涡脱离的能量不足以强迫U型橡胶结构的振动与涡脱频率相一致。随着风速的增大,U型橡胶结构的振动是由旋涡脱离导致的受迫振动。 展开更多

关键词 流固耦合 协同仿真 U型结构 涡致振动 高速列车

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考虑材料失效准则的吸能装置失效行为与碰撞特性 被引量：16

17

作者 冯悦 肖守讷 +3 位作者 朱涛 杨冰 阳光武 车全伟 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期487-496,共10页

在对广义增量应力状态相关损伤模型(GISSMO)失效准则5个基本特性分析的基础上,以DP800为基础材料,从应变场分布、失效单元应力三轴度和应力-应变关系3个方面验证GISSMO失效准则在仿真过程中预测各向同性韧性材料失效的准确性;在此基础上... 在对广义增量应力状态相关损伤模型(GISSMO)失效准则5个基本特性分析的基础上,以DP800为基础材料,从应变场分布、失效单元应力三轴度和应力-应变关系3个方面验证GISSMO失效准则在仿真过程中预测各向同性韧性材料失效的准确性;在此基础上,以挤压式与压溃式2种机车车辆常用吸能装置为研究对象,对比不考虑失效、考虑V-M应变失效准则,考虑GISSMO失效准则条件下,2种吸能装置的失效行为与碰撞特性。研究结果表明:GISSMO失效准则在描述各向同性韧性材料失效行为方面具有较大的优势;吸能装置在轴向碰撞过程中的应力三轴度处于不断变化中,采用考虑应力三轴度的GISSMO失效准则使得仿真结果更准确;针对压溃式吸能装置,在材料断裂应变较小时,采用GISSMO失效准则的仿真计算中结构压溃过程会出现大面积撕裂等失效行为,降低结构的碰撞力和吸能量,在此类吸能装置设计的材料选择中应选择断裂应变较大的材料。 展开更多

关键词 机车车辆 耐撞性能 吸能装置 失效准则

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服役高铁制动盘微观组织演变和力学性能表征 被引量：9

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作者 谢晓东 李志强 +4 位作者 刘志成 李志龙 杨智勇 李卫京 韩建民 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期3869-3878,共10页

以高速列车铸钢制动盘为研究对象,借助SEM和TEM手段表征服役后铸钢制动盘微观组织演变,通过拉伸试验测试服役制动盘的力学性能,采用热循环和DIC拉伸试验研究制动盘材料力学性能退化机理。研究结果表明:在摩擦制动导致的大温度梯度、不... 以高速列车铸钢制动盘为研究对象,借助SEM和TEM手段表征服役后铸钢制动盘微观组织演变,通过拉伸试验测试服役制动盘的力学性能,采用热循环和DIC拉伸试验研究制动盘材料力学性能退化机理。研究结果表明:在摩擦制动导致的大温度梯度、不同的冷却速度下,制动盘表层局部区域发生了“自淬火”并形成细小的马氏体晶粒;摩擦剪切作用产生的塑性变形进一步细化晶粒并形成粒径小于50 nm的纳米晶,局部晶粒细化和相变使制动盘表层至心部以及沿表层方向上的组织呈现出晶粒粒径非均匀分布的特征。服役制动盘表层材料的屈服强度、抗拉强度以及断后伸长率相比新材料分别衰退了20.1%,21.2%和43.3%。制动盘表层晶粒粒径非均匀分布使断口呈现出韧性与脆性的混合形貌以及裂纹的快速扩展特征。晶粒粒径非均匀分布在导致硬度非均匀分布的同时,还会使材料在承载时容易出现应力应变局域化进而导致材料承载能力下降。 展开更多

关键词 制动盘 晶粒细化 晶粒粒径非均匀分布 应力应变局域化 力学性能衰退

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激光除锈技术对高速列车集电环性能影响研究 被引量：13

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作者 齐先胜 任志国 +3 位作者 刘峻亦 吴昌忠 陈怀宁 韩晓辉 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期168-173,共6页

为了研究激光除锈工艺应用于高速列车集电环的可行性,根据激光除锈效果和清洗效率,确定了集电环的最优激光清洗参量,即在激光覆盖试样整个表面的光斑搭接率为29.3%时,激光功率为16W,激光重复频率为70kHz,激光扫描速率为1.0m/s。采用最... 为了研究激光除锈工艺应用于高速列车集电环的可行性,根据激光除锈效果和清洗效率,确定了集电环的最优激光清洗参量,即在激光覆盖试样整个表面的光斑搭接率为29.3%时,激光功率为16W,激光重复频率为70kHz,激光扫描速率为1.0m/s。采用最优工艺参量对集电环试样进行激光除锈,通过扫描电镜和金相显微镜观察原始试样和激光除锈后试样的表面微观组织;采用新的实验分析手段分析对比原始试样和激光除锈后试样表面硬度和表面力学性能;室温条件下采用LINSES电阻率测试仪对激光清洗前后试样的电阻率进行测量。结果表明,激光除锈后试样表面没有发生重熔和相变;原始试样和激光除锈后试样表面硬度和表面力学性能对比没有发生明显变化;由于表面粗糙度的增加以及部分晶体点阵发生的晶格畸变,增加了电子散射的几率,使电阻率提高8.3%,但仍符合使用规范。激光除锈技术对集电环基底表面性能没有产生显著影响,该工艺适用于高速列车集电环表面除锈。 展开更多

关键词 激光技术 激光除锈 表面力学性能 25^#钢 集电环 电阻率

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列车车体传热系数数值计算方法对比分析 被引量：7

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作者 伍钒 丁叁叁 +4 位作者 梁习锋 王哲 李雪亮 周伟 闫磊 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3086-3093,共8页

车体传热系数是检验列车保温、隔热性能的重要指标之一,是采暖、空调等设备选型的主要依据。依靠高精度数值计算方法,可在列车总体设计阶段,对其车体隔热性能进行仿真及结构优化,避免整车制造完成后才能进行车体传热性能评估的局限性。... 车体传热系数是检验列车保温、隔热性能的重要指标之一,是采暖、空调等设备选型的主要依据。依靠高精度数值计算方法,可在列车总体设计阶段,对其车体隔热性能进行仿真及结构优化,避免整车制造完成后才能进行车体传热性能评估的局限性。以某地铁列车侧墙为例,分别采用二维典型断面、二维断面拉伸以及三维典型区域3种数值方法对其传热系数进行仿真计算,并比较分析各方法对侧墙以及整车传热系数计算结果的影响。研究结果表明:二维典型截面法比二维截面拉伸法小7.2%,比三维车体传热系数小8.9%。采用二维典型截面法对列车车体传热系数进行数值计算所需计算资源最小,但无法反应真实车体复杂三维结构传热特性,计算结果较其他方法偏小;而三维典型区域计算考虑了第3方向的热对流,以及车体冷桥结构的影响,结果更接近真实车体传热过程,但计算资源消耗大。本研究为列车车体传热系数计算方法的合理选择及误差分析提供参考依据。 展开更多

关键词 传热系数 K值 热对流 热传导

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