关键词： 高速铁路   云平台   轮轨力   智能监测  

摘要： 轮轨力是轨道结构乃至基础设施设计和研究过程中的重要参数,轮轨力衍生出的脱轨系数等安全性参数也是列车运营状态的重要评估指标,现有基于地面测试的轮轨力数据采集和分析主要以人工方式开展。基于轮轨力的标准测试方法,应用现代传感技术、虚拟仪器技术、嵌入式技术、网络技术和通信技术,提出基于云平台的高速铁路轮轨力智能监测系统技术方案,实现高速铁路轮轨力自动采集、自动处理、自动分析和分发,为高速铁路信息化水平提升提供技术支撑。

关键词： 车辆工程   高速列车   轮轨激励   服役性能   运行品质   疲劳损伤  

摘要： 针对高速列车运行过程中普遍存在的轮轨激励问题,系统归纳了轮轨激励常用的研究方法,分析了引起轨道不平顺、车轮非圆等轮轨激励的原因及其作用机制,重点研究了车轮多边形磨耗、钢轨波磨等中高频轮轨激励的形成机理;从动力学性能和噪声方面阐述了轮轨激励作用对高速列车运行品质的影响,从疲劳损伤的角度分析了轮轨激励对车辆/轨道系统零部件服役性能的影响;结合现有监测技术和轮轨激励研究方法,提出了高速列车轮轨激励的研究展望。研究结果表明:现场观测、数值仿真和试验模拟是目前研究轮轨激励最常用的方法;轮轨摩擦自激振动、车辆/轨道系统零部件结构共振、材料自身特性及工艺质量是导致轮轨激励形成的根本原因;系统结构参数、运行速度、里程、载重、线路条件等因素都会影响轮轨激励的形成和发展;低频激励的存在虽然会限制列车曲线通过速度,但对车辆/轨道系统零部件服役性能影响不大;中高频激励会严重影响列车运行品质,使系统长期处于中高频振动状态,引起零部件的结构共振,加速系统零部件的疲劳损伤;建议结合实时监测技术和精准的检测手段对轮轨激励形成机理和发展过程展开深入研究,并可通过轮轨匹配型面优化、工艺设备和减振降噪装置智能化产品的研发、车辆/轨道系统结构优化和维护保养等措施来抑制或减缓轮轨激励的产生和发展。

关键词： 货车   有限元   弹性轮对   振动模态   轮轨力  

摘要： 为了研究轮对弹性振动模态阶数对轮轨动态作用的影响,以国内某型30 t轴重重载货车为研究对象。首先采用有限元方法建立不同模态的弹性轮对模型,在动力学软件中进一步集成为货车刚柔耦合动力学模型。采用时域、频域以及统计最大值的方法对比分析,发现轮对一阶横弯和车轮伞形振动模态能缓和轮轨横、垂向力,与此同时一阶横、垂弯模态会产生较大的纵向蠕滑力。最后分析了不同速度下各阶模态对动力学的影响。当轮对的一阶扭转、横弯以及二阶垂弯模态被激发时,速度变化对轮轨蠕滑力影响较大。对于轮轨横、垂向作用力,当轮对发生以一阶、二阶垂弯为主的振动时,速度对轮轨横向力的影响较为明显。

关键词： 复合载荷   轮轨接触特性   垂向力   横向力   有限元法  

摘要： 侧风及弯道情况下的横向力对轮轨接触特性产生重要影响,从而影响轮轨的使用寿命。同时考虑轮轨所受的垂向力和横向力,建立轮轨接触有限元模型。轮轨的材料本构模型选择弹塑性,采用罚函数法模拟车轮和轨道之间的接触关系。对不同垂向力及横向力作用的轮轨接触进行有限元仿真,分析轮轨接触部位的接触变形、等效应力以及塑性应变等随垂向力和横向力的变化规律。结果表明:轮轨最大接触压力、接触斑面积、最大Mises等效应力和最大Mises等效塑性应变都随垂向力近似呈线性增加,但垂向力主要影响接触斑面积和最大Mises等效塑性应变;轮轨Mises等效塑性应变最大值随横向力的增加近似呈线性增长,且塑性变形主要集中在钢轨的接触部位。

关键词： 接触力学   车辆动力学   摩擦学   赫兹理论   轮轨滚动接触  

摘要： 本文基于经典的STRIPES接触模型,提出一种求解轮轨非赫兹滚动接触行为的快速计算方法。相比于STRIPES接触模型,该方法采用变化的渗透量比例系数,并且采用FaStrip算法求解切向接触问题。为了验证所提方法的有效性,本文运用该方法模拟一系列轮轨滚动接触行为,并与STRIPES模型和CONTACT程序进行对比。结果表明,相比于STRIPES接触模型,本文所提方法能够得到更准确的接触边界、法向压应力和蠕滑曲线,并且考虑了切向应力的非线性分布。该方法可进一步应用于车辆轨道动力学和轮轨磨损计算中以提高分析精度。

关键词： 射电望远镜   方位轨道   滚动接触   瞬态响应   有限元法  

摘要： 通过显式有限元法建立轮轨滚动接触模型，用于分析110米口径射电望远镜滚轮经过焊缝时的应力变化。建模时不仅考虑了焊缝处材料差异，同时还考虑轨道焊缝处表面不平度和摩擦系数的影响，分析了滚轮经过轨道焊缝时轮轨间作用力的瞬态响应。采用层级细分技术对轮轨模型进行前处理，经过静力学分析结果表明，模型求解精度较高。将该前处理模型用于瞬态分析发现，焊缝处表面不平度对轮轨间作用力影响较大，使轮轨间Mises应力增加了约20%，可能会对轨道长期可靠服役带来一定的隐患，因此需要定期对轨道的状态进行检测与维护，保障轨道的长期可靠服役特性。

关键词： Blended wheel-track amphibious truck   Towing tank tests   CFD technique   Hydrodynamic performance  

摘要： The hydrodynamic characteristics of a blended wheel-track amphibious truck were studied via model towed tests and numerical simulations. First the mathematical model was set up and the process of launching and coming ashore was researched by theoretical analysis. The effect of tracks on assisting driving the truck on land was also studied. Second the influence of buoyancy boxes and bow plate on resistance, trim and sinkage was investigated by towing tank tests and simulation. The buoyancy boxes were designed to get more buoyancy force, and the bow plate was installed to prevent the bow submerged. The expanded buoyancy boxes could increase the resistance at F-r <= 0.581, but decrease the resistance at F-r >= 0.725. In addition, the sinkage was also increased. The installation of bow plate could reduce the resistance significantly when F-r <= 0.436, and with the angle of 25 degrees there was an approximately 3% resistance reduction rate compared with the 20 degrees bow plate. Moreover, the trim was reduced 20.9% with the bow plate angle of 20 degrees, and the pressure distribution on the bow plate at various conditions also confirms this result. Finally, a numerical wave tank was set up, and the seakeeping performance of the amphibious truck was researched.

关键词： 过山车轨道   轮轨耦合   强度分析   疲劳寿命  

摘要： 针对过山车轨道寿命预估难题,完成了基于轮轨耦合关系的过山车轨道寿命预估。首先在ADAMS中基于轮轨耦合进行仿真计算得到轮轨接触力,随后在ANSYS中建立过山车全轨道有限元模型并进行仿真计算,结果显示轨道螺旋段应力明显大于其他轨道单元段,轨道结构中枕轨应力集中现象突出,故以螺旋段枕轨应力最大处作为疲劳校核点。在获得疲劳校核点的应力-时间历程后运用雨流计数法提取循环载荷,最后采用基于疲劳损伤累积理论对轨道进行寿命预估。

关键词： 地铁车辆   刚柔耦合动力学   车轮多边形磨耗   轮轨力  

摘要： 动力学仿真是分析铁道车辆运行时各部件动态响应的主要研究手段之一。联合有限元软件ANSYS和动力学软件SIMPACK软件建立B型地铁车辆-轨道刚柔耦合动力学模型,模型考虑轮对和轨道不同建模方法,研究车轮多边形磨耗激励下不同模型轮轨动态相互作用的差异。结果表明:多刚体动力学模型与仅考虑轮对结构柔性动力学模型有效分析频率较低,仅为0~30 Hz,但计算速度快,建模流程简单;虽然考虑轨道结构柔性的动力学模型和考虑轮对、轨道结构柔性的动力学模型计算速度慢,建模流程相对复杂,但其计算结果更加准确。在分析轮轨中高频激励下的动态响应时,建议采用考虑轨道结构柔性动力学模型和考虑轮对、轨道结构柔性的动力学模型。