有机玻璃扭动微动磨损的实时观测与摩擦振动分析

在新研制的扭动微动磨损实时观测系统上,以法向载荷为100 N和扭动角位移幅值为0.5°～15.0°的参数,对有机玻璃(Polymethylmethacrylate,PMMA)/GCr15摩擦副进行扭动微动磨损试验,同时录制扭动微动过程并同步采集摩擦振动信号。在摩擦动力学行为分析的基础上,结合实时观测和摩擦振动分析,对PMMA的扭动微动磨损行为进行研究。结果表明,随着角位移幅值增加,PMMA扭动微动呈现三个区域(即部分滑移区、混合区和滑移区);在部分滑移状态(θ=0.5°)下,损伤轻微,振动数据与空载时振动数据相似,相对运动主要靠弹性变形协调;在完全滑移状态(θ=15°)下,整个接触区发生严重损伤,大量磨屑被排出接触区,接触区最外侧呈现纺锤状银纹,每循环次数下振动信号的事件发生数先增大后减小,而振动振幅呈现相反的趋势,主要损伤机制为弹塑性变形、剥层和氧化磨损。     

高速车轮椭圆化对车辆系统行为的影响

建立考虑车轮椭圆化状态下的整车车辆/轨道空间耦合动力学模型,基于此模型,发展相应的数值方法,分析计算高速运行状态下车轮椭圆化程度对车辆系统动态行为的影响,给出车速200～350 km/h时车体横移、轮对横移、轮轨垂向力和轮重减载率等关键指标,确定高速行车条件下车轮圆度的临界范围.数值结果分析表明,在车轮椭圆化的情况下,车辆系统动力学响应关键指标与行车速度、车轮的圆度以及轮对左右车轮椭圆形状的相位有密切联系.高速车轮椭圆化将导致车辆系统动力学性能的显著变化,随着车轮圆度的增大,车辆系统运行品质严重恶化,其横向稳定性和轮重减载率大大降低,从而减小车辆/轨道系统各部件使用寿命、增大脱轨风险.     

行车速度对高速列车车轮振动声辐射特性的影响

列车车轮的振动是轮轨噪声声源的一个重要的组成部分.利用有限元与边界元相结合的方法,着重研究列车速度变化对车轮的振动-声辐射特性的影响,计算模型中考虑轮轨间的垂向相互作用,并考虑轮轨接触斑的滤波作用.根据车轮的实际尺寸建立车轮的三维实体有限元模型,采用分块Lanczos法求解车轮的固有频率振型,然后采用模态叠加法计算单个车轮结构在垂向不平顺激励下的动态响应,将车轮表面的速度处理成声学边界元模型的输入条件,计算车轮的滚动辐射噪声.数值计算中,研究车轮的不同部位(踏面、辐板和轮辋)在声辐射中所占的比重,以及不同的列车速度对车轮振动声辐射特性的影响.数值仿真计算为高速列车的轮轨降噪措施的制定提供一定的参考.     

一系悬挂建模方式对转向架高频振动特性的影响

为研究转向架一系悬挂建模方式对转向架高频振动特性的影响,选取我国某型动车组转向架为研究对象,基于悬挂件及转向架试验测试结果,采用有限元方法,建立一系悬挂件的有限元模型及转向架的"全有限元模型"和"一系简化模型",并进行振动特性计算,结果表明,两种转向架模型计算的轴箱振动加速度曲线在主要峰值和变化趋势差异较小,几乎在全频...     

嵌入式轨道与扣件轨道曲线啸叫噪声试验分析

嵌入式轨道是一种减振降噪型轨道,可以通过高分子材料的包裹增加轮轨系统阻尼。测试和分析100%低地板有轨电车通过嵌入式轨道和扣件式轨道小半径曲线时产生曲线啸叫噪声,测试曲线半径为50 m,试验速度范围5～15 km/h,测试结果表明,当有轨电车经过扣件式轨道时,导向轮对(第一位轮对)内侧车轮发出的啸叫噪声最为显著,其产生机理是轮轨间的横向蠕滑激励车轮960Hz频率处(0,2)轴向模态振动,从而产生强烈的单频振动并发出啸叫;与扣件式轨道相比,嵌入式轨道对曲线啸叫有一定的抑制效果;建立三维轮轨接触有限元模型,发现耦合模态阻尼受轨道结构阻尼影响较大,改变轨道结构的阻尼能有效的提高轮轨耦合模态阻尼,其中提高轨道结构参数中的横向阻尼是抑制曲线啸叫最有效的方式。     

低温环境下高速列车车内噪声问题及控制方案

对低温环境下(-30℃)的250km/h高速列车车内客室端部噪声进行测试,深入分析了运行环境温度对车内噪声的影响。通过对比夏季、冬季两种季节因素,掌握了不同环境下高速列车的车内振动噪声特性、车下声源特性和声振传递路径,研究了低温环境下的高速列车减振降噪技术,以提高低温环境下高速列车的车内噪声性能。研究结果表明,车内客室端部噪声异常问题是由于受到列车250km/h匀速运行时的过枕垮频率激励,而冬季运行时转向架区域减振性能下降,使得该频率更容易传递至车内所致,并激发车内客室空腔的声学模态。通过从传递路径上进行控制,使用一种金属减振器代替原有地板的支撑结构,优化车体内地板和外地板之间的弹性支撑,能够有效改善低温环境下高速列车车内客室端部异常噪声问题。     

基于简化模型的头车转向架气动噪声特性研究

由于高速列车气动噪声形成的机理和分析较为复杂,目前的检测系统还不能从列车高速运行状态下噪声测试中做出清楚的分辨,通过计算流体力学方法研究高速列车头车转向架气动噪声特性。建立经过简化的转向架、头车未安装转向架的简化车身和头车安装简化转向架的车身三种计算模型,分析列车运行200 km/h,300 km/h速度下简化转向架周围流场与气动声场特性,进一步分析此速度下简化转向架对头车车外气动噪声的影响。分析结果显示转向架周围有周期性的漩涡生成、脱落现象,气动噪声在其周围的辐射规律呈现偶极子分布。转向架车轴和构架横梁的上、下表面为偶极子声源集中的部位。前轮对在垂直与气流方向的竖直平面上和平行于气流方向的竖直平面上引起的噪声比后轮对大,在平行于气流的水平平面上比后轮对小。两个速度下,转向架气动噪声分布规律大致相同,幅值有差别。转向架使头车车外噪声显著增高,转向架附近噪声增幅尤为明显。行车速度200 km/h时,简化转向架能使头车车外气动噪声幅值增大3~5 d BA,行车速度300 km/h时,增幅为5~8 d BA。     

曲线钢轨初始波磨形成的机理分析

利用数值方法分析钢轨离散支撑引发曲线钢轨初始波浪形磨损形成的机理.建立车辆轨道耦合动力学模型、轮轨滚动接触理论模型和轮轨界面材料摩擦磨损模型为一体的钢轨磨耗型波浪形磨损计算模型.考虑半个车辆模型和有限计算长度的轨道模型,利用Hertz非线性接触弹簧和沈志云-Hydrick-Elkins非线性蠕滑理论耦合车辆和轨道的计算模型来计算轮轨的法向载荷和切向载荷.通过车辆过曲线动力学分析,确定轮轨的瞬时接触位置、法向载荷、蠕滑率等.根据修改的Kalker三维滚动接触理论计算轮轨滚动接触力学行为,再利用轮轨材料摩擦磨损模型计算钢轨的磨损量.对曲线两端的缓和曲线和圆曲线的初始波磨形成过程作详细分析,并对波动频率也作了调查.数值结果显示,同一个转向架4个车轮引起的磨损波长和波深是不同的;不同曲线位置初始波磨的波深和波长也有区别;波磨的频率和轮轨接触振动密切相关;波磨的频率不仅包含轨枕的通过频率,也包含轨道被激发的更高振动频率.     

高速车轮椭圆化问题及其对车辆横向稳定性的影响

对铁路车轮运行过程中非圆化问题进行分析和非圆化形式进行定义分类.建立一个新的真实模拟车轮椭圆化的数学模型,结合车辆/轨道空间耦合动力学模型,分析计算出高速车轮椭圆化引起的车辆轮对横向动力响应,确定了车速200 km/h轮对椭圆度对蛇行运动影响范围.数值结果分析表明,高速车轮椭圆化将导致车辆系统横向蛇行失稳,严重恶化其运行品质,并大大降低其横向稳定性.轮对蛇形运动状态和行车速度、轮对左右轮椭圆形状的相位以及椭圆度有密切联系.     

类高尔夫球表面处理对受电弓气动噪声的影响

针对高速列车弓网噪声,为降低主要由细长圆柱杆件构成的受电弓的气动噪声,建立三维圆柱绕流气动噪声分析模型,基于大涡模拟方法、声类比理论模拟圆柱杆件的流场特征,分析远场气动噪声频谱特性与分布规律,并对圆柱杆件表面作球缺型凹坑处理,分析表面处理方案的降噪效果。数值结果表明,来流与圆柱轴向所在平面法向的气动噪声受升力波动影响,声压级最大;圆柱来流方向前后气动噪声受阻力波动影响,声压级最小。圆柱表面球缺型凹坑处理方式可以有效降低圆柱杆件远场R=5 m处最大声压级,凹坑加密,降噪效果更好,优化模型II-1、II-2和II-3在R=5 m处最大声压级分别降低1.5 d B、1.9 d B和2.4 d B。相关结果可为高速列车噪声控制提供参考。