160km/h工程车车轮热负荷研究及强度分析

以160km/h工程车的车轮为研究对象,运用有限元分析方法,分析了车轮轮径、制动缸压力和环境温度对车轮热负荷的影响,并计算了热载荷对车轮强度的影响。有限元分析结果表明,初始条件相同时,大轮径车轮踏面的最高温度低于小轮径车轮;制动缸压力和环境温度影响车轮踏面达到最高温度所用的时间,初始值越大,用时越短,但随后踏面温度下降却越快。热载荷对车轮强度主要有2个方面的影响:其一,影响车轮最高应力的位置,施加热载荷后最高温度由轮毂孔附近变为踏面位置;其二,影响车轮的最大应力值,热-机载荷共同作用下车轮的最大应力值在各工况下均有不同幅度的增大。     

一般截面复合曲梁在复杂受力下的正应力研究

给出了一般截面形状的复合曲梁在复杂载荷作用下正应力的计算公式，作为特殊情况，该梁在平面弯曲时的相应公式也可以从上述公式得到。最后给出了计算实例。     

定常稳态风载荷下的高速列车运行安全性研究

为了研究高速列车在横风作用下的运行安全性,建立了定常稳态风载荷模型,提出定常稳态风载荷的计算方法,并对共计20种工况下的横向力,倾覆力矩和摇头力矩进行了计算.基于多体动力学基本理论和多体动力学软件SIMPACK,完成了某型号高速列车仿真模型的建立以及广义力载荷的加载,完成车辆的动力学仿真,绘制出不同安全性指标仿真结果图像,并对车辆的运行安全性进行分析和评价,提出改善车辆运行安全性的方法.     

脉动横风对高速列车平稳运行的影响

为研究高速列车在脉动横风作用下的平稳运行问题,基于多刚体动力学及空气动力学理论,建立了高速列车八辆编组动力学模型及空间脉动横风载荷模型,并分别给予了模型验证。基于该模型,探究了脉动横风下的列车运行基本特性及该条件下的车速与风速安全限值。结果表明:多体动力学与随机风速模拟结合的分析方法是有效的;空间脉动横风载荷加剧了车辆3 Hz内低频振动并激起了1 Hz附近的峰值区;编组车辆中,列车气动三分力参数差异导致编组内响应呈现差异,多数情况下头车动力响应最明显;预设条件下,车速限值为355 km/h,风速限值为33.5 m/s。     

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板屈曲分析

根据桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道结构特性，利用有限元分析方法，采用梁单元模拟钢轨，实体单元模拟轨道板、底座板和桥梁，弹簧单元分别模拟砂浆填充层和滑动层，建立CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力计算模型。基于现场测量的底座板厚度资料和桥梁资料，计算出模型中各单元参数值。利用当地气温资料和轨道机车类型，得到最大温升和列车制动力值，计算出温度荷载和列车制动荷载作用下底座板厚度不足处纵向力值。分析温度荷载和列车制动荷载对底座板厚度不足处屈曲的影响。     

高速铁路桩板结构承载板伸缩温度力研究

以某高速铁路桩板结构路基工程为背景，研究了桩板结构路基单联跨数对承载板体伸缩温度应力的影响规律，提出了桩板结构的结构布置原则；并根据桩板结构路基具体结构特征，推导了计算结构整体升降温引起的承载板体伸缩温度应力计算公式，该解析式与空间有限元法计算结果较好吻合，可方便地计算承载板的伸缩温度应力。     

复合曲梁中剪应力和径向应力的显式解

在复合曲梁正应力公式的基础上，进一步导出了其剪应力和径向应力的计算公式，从而使复合曲梁的应力问题全部得到解决．作为特例，也可以从上述公式得到该梁在具有纵向对称面，且载荷作用在该平面内时的相应公式．最后给出了计算实例．     

横风作用下高速列车受电弓滑板的气动特性分析

基于三维可压缩流动的N-S方程,采用SSTk-ω湍流模型,对高速列车受电弓滑板在横风条件下的气动载荷特性进行模拟分析,得到受电弓滑板在复杂工况下的气动力系数,气动力矩系数以及绕流场特性.结果表明,在横风作用下前滑板、后滑板在迎流方向产生最大正压,在展向截面上压强均为负值,且后滑板最大负压小于前滑板.前滑板的展向压强分布遵循先一致后对称的规律,后滑板则相反.滑板气动荷载主要集中在0～500Hz范围内,在0～50Hz的范围内气动力系数由最大值衰减至10%左右,说明在该频段内各气动力、力矩波动最大;阻力系数、升力系数的峰值在0～200Hz的范围内,侧向力系数在0～300Hz范围内达到峰值.     

射流管阀伺服系统分析方法的研究

本文在介绍现有射流管阀伺服系统分析理论的基础上,根据其气路等效桥路修正公式,讨论了射流管阀伺服控制系统的线性化分析方法,给出了气动伺服系统线性化关键参数——起始压力、压力增益和流量放大系数,在不同流动状态条件下的计算公式,同时给出了判断流动状态的准则,阀结构参数的函数。     

基于空簧气动响应的高速列车交会动力学分析

空气弹簧的动态特性受其内部压力影响较大，为了更深入地分析动车组高速交会时的运行安全性，需要考虑空气弹簧在交会流场下的气动响应。将空气弹簧的气动流体力学模型与某型动车组的整车动力学模型相结合，以列车交会气动流场压力的时间历程作为空气弹簧与车体的外部激励，分析了动车组以不同车速交会时的动力学特性。研究结果表明，交会车速越高，空气弹簧的内压波动幅度越大；会车中车体的垂向平稳性优于横向平稳性；轮轨垂向力与轮重减载率受会车流场的影响较小，在会车时有较大的安全余量；当两车以450 km/h车速交会时，空气弹簧内压波动     

鼓形动力集中动车组不同环境交会气动载荷数值研究

列车交会对车身产生冲击,影响车窗玻璃强度和空调进风性能等。为评估新研发的鼓形动力集中动车组不同情况下交会的车身压力变化,采用滑移网格技术,基于三维可压非定常雷诺时均方法和SST k-ω湍流模型,分析了隧道内不同线间距和不同车速,以及侧风环境下不同风速和不同车速的列车交会压力。结果发现,隧道内列车等速交会、相同线间距下,P_(max)、P_(min)和ΔP随车速增加而增大;同一速度下,P_(max)、P_(min)和ΔP随线间距增加而减小。风环境下列车交会,迎风侧列车的交会侧压力变化幅值最大。隧道内列车最大压力变化幅值远大于侧风下的压力幅值,隧道为侧风下的2.4～3.2倍。     

重载运输条件下铁路下承式钢桁梁力学行为分析

以下承式铁路钢桁梁为研究对象，采用理论分析与现场试验相结合的方法，对重载列车作用下64 m单线简支、64 m双线简支和64 m双线连续下承式钢桁梁各杆件的力学特性进行分析。得知，中 活载作用下双线简支下承式钢桁梁重车侧结构杆件挠度和应力最大，单线简支下承式钢桁梁次之，双线连续下承式钢桁梁最小；运营重载列车作用下双线连续下承式钢桁梁横向振幅和横向加速度最小，双线简支下承式钢桁梁桥次之，单线简支下承式钢桁梁桥最大。     

计算机辅助工程（CAE）在机械设计中的应用

机械设计中首要考虑的是在零部件上应力集中的问题，应力集中将是产生重大的经济损失，对设备的正常运行也至关重要。计算机辅助工程（CAE），是指在计算机上利用相应的计算机分析软件（如有限元分析软件、运动仿真软件、疲劳分析软件等）进行的分析计算。如静应力、动应力和温度应力计算、各种载荷作用下的动力学、运动学和变形计算、振动频率和振动模态计算、温度、流体及高速冲击产生的应力波计算等。举例介绍了运用有限元法（FEA）对机械中几个关键件进行分析的结果，说明如何在机械设计中运用CAE完成过去无法完成的工作。     

BR车体强度计算的分析

在ＰＣ—３８６微型计算机上采用ＳＵＰＥＲＳＡＰ软件，对出口给博茨瓦纳的运盐敞车的强度计算进行了分析，给出了车体结构离散、约束处理、载荷处理及各计算工况的计算模型，经计算结果分析表明，ＢＲ车体在各工况载荷作用下，应力均未超过许用应力，满足《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求．     

修复材料性能对框架板式无砟轨道板角离缝的影响研究

分析了框架板式无砟轨道板角离缝原因，建立了含维修材料的框架板式无砟轨道有限元模型，研究了维修材料弹性模量对无砟轨道受力和变形的影响规律，提出了板角离缝维修材料建议。研究结果表明，施工因素、服役环境和长期列车荷载作用是导致单元框架板式无砟轨道发生板角离缝的主要原因；钢轨和轨道板的垂向位移、CA砂浆层压应力随板角离缝面积的增大而增大，轨道板的拉应力则先增大后减小；正温度梯度作用下轨道板的拉应力随维修材料弹性模量的增大而增大，轨道结构位移则随维修材料弹性模量的增大而减小；当维修材料弹性模量从50 MPa增加至1 000 MPa时，列车荷载作用下维修材料的压应力增大了3.25倍；从维修材料受力角度考虑，建议框架板式无砟轨道板角离缝维修材料采用树脂材料，且弹性模量宜为100～300 MPa。     

考虑混凝土损伤的双面组合连续梁挠度和裂缝宽度研究

钢 混凝土双面组合连续梁负弯矩区上混凝土板受拉会产生裂缝。利用ANSYS有限元软件,考虑了混凝土的拉应变软化特性,对钢 混凝土双面组合2跨连续梁模型进行数值模拟分析,得到了上混凝土板裂缝分布和宽度。将计算结果与实测结果进行比较,验证了该模型的有效性。通过变换下混凝土板厚度和混凝土极限拉应变值,分析其对双面组合梁挠度和裂缝的影响;采用最小二乘法,对荷载 挠度;荷载 最大裂缝宽度曲线进行拟合,得出相应的计算公式。     

组合工字型梁在偏心荷载作用下的有限元分析

对于钢结构工程中的组合梁,利用有限元技术,分别计算了不设置腹板加劲肋与设置腹板加劲肋时,梁截面上的最大等效应力分布情况。得出了设置腹板加劲肋可以显著降低偏心荷载作用下梁截面上应力峰值的结论,并提出了在设计时应注意的具体事项。     

高速胶乳分离机转鼓体结构优化

针对高速胶乳离心机转鼓体受载大,应力分布不均,局部应力值大等问题,运用多目标优化设计方法,改善其结 构及应力分布。建立转鼓有限元计算模型,分析转鼓的受力和约束条件,得到转鼓体的应力和应变云图;以转鼓体外径 R1、高度H1、筒体壁厚D1和底面厚度D2作为目标参数,进行结构优化。优化结果：R1,H1和D1分别减少了4.180, 3. 640,2.353 mm,D2增加了1.518 mm;最大等效应力减小了21.09 MPa,下降率为4.29%,最大局部应力减小;总质量减 小了1. 042 kg,下降率为5.85%;最大变形量相对减小0.001 35 mm,下降率为0.65%,基本达到了优化目标。研究结果 及分析方法对碟式分离机结构优化具有参考价值和借鉴意义。     

挤吹线缆架结构优化设计

针对挤吹线缆架抗支撑能力不足、使用过程中产品变形量大等问题，课题组对含不同加强筋结构的挤吹线缆架在支撑载荷作用下的力学性能进行了数值仿真研究。利用UG（Unigraphics NX）软件建立了2种挤吹线缆架的有限元模型，在受力面上设计了2种不同的加强筋结构；采用正交试验法设计L9(4)正交表对其主要设计参数进行优化分析；仿真计算了挤吹线缆架在支撑载荷下的响应，比较分析了2种不同模型下的应力分布。实验结果表明加强筋的脱模斜度对产品变形量的影响最大，受力面加强筋的角度对产品所受应力的影响最大。加强筋设计为凸起结构时更利于实际生产及产品的使用。     

过载条件下固体发动机药柱结构完整性分析

基于三维线性粘弹性积分本构关系，采用有限元法，对固体火箭发动机的药柱结构在复杂载荷作用下的瞬态响应进行了数值模拟。药柱结构计算分析模型由发动机主要零部件壳体、隔热层和药柱构成，药柱和隔热层采用粘弹性本构模型。分别计算分析了轴向和轴向与横向同时过载条件下药柱结构的应力应变响应，讨论了复杂载荷作用下药柱结构的应力分布、变形特征和局部危险部位。研究工作为药柱结构中各类损伤规律的深入讨论，为固体火箭发动机的设计和结构完整性分析提供一定的参考。