多轴随机振动疲劳频域方法的研究

传统的多轴疲劳时域分析法需要得到结构件整个随机加载历程,这种方法非常耗时,效率很低。针对这种情况,提出一种基于临界面上最大正应力和剪应力准则的频域分析方法。以悬臂梁作为疲劳强度评定算例,比较了基于Von Mises等效应力法的多轴疲劳时域法与提出的频域法的分析结果。研究结果表明,根据2种方法计算出悬臂梁4个工况疲劳寿命的相对误差在5%之内,而且使用频域分析法计算时间少,效率更高。     

修正准静态叠加法下的齿轮箱箱体寿命预测

针对某型内燃机车齿轮箱箱体出现裂纹的情况,建立齿轮箱箱体有限元模型,提出了一种根据实测动应力修正准静态叠加法的应力时间历程计算方法,对单位加速度激励下的响应进行修正。分别用准静态叠加法和基于实测动应力修正的准静态叠加法计算绝对值最大主应力时程,使用雨流计数法对应力时程进行循环计数,根据Miner累积损伤理论对齿轮箱箱体寿命进行预测,后者预测结果与实际结果较为接近。两种方法计算结果差异较大,初步推测所测齿轮箱体发生共振,并通过对比加速度谱的频谱分析结果与齿轮箱箱体模态分析结果进行了验证。该研究为齿轮箱箱体结构设计和优化时疲劳寿命的预测提供了参考。     

应用多体有限元混合法对复杂结构疲劳寿命仿真

利用多体-有限元混合法对复杂结构进行有效的疲劳寿命预测.该法用于处理随机动载荷作用下转向架构架的疲劳设计.作用在大型结构上的时变边界条件和动载荷历程可以通过应用多体系统分析软件SIMPACK的多体仿真技术获得.在ANSYS中利用有限元准静态应力/应变分析技术产生结构应力发生的危险区域.模态分析技术用来获得结构固有频率和模态振型.基于危险应力分布、动载荷时间历程以及Palmigren-Miner损伤理论,最后利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法进行标准时域的结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤预测和最终寿命估计.     

受电弓-接触网动力学特性的仿真研究

针对不同结构受电弓和接触网之间的接触作用关系,通过动力学接触有限元方法在LS-DYNA中建立了简单链形悬挂和弹性链形悬挂及三质量受电弓接触耦合的动力学模型,对不同的接触网和受电弓的组合类型进行了动力学仿真分析。研究表明:采用动力学接触有限元方法,不同弓网接触组合的接触仿真结果与实际测量结果或数值建模方法获得的结果相吻合,证明了本方法的有效性。     

基于3种点焊模拟方式的帽型梁碰撞特性研究

帽型梁作为一种非常普遍的结构形式运用于不锈钢点焊车辆当中。利用有限元软件Ansys／Ls-Dyna分析了同一速度下3种不同点焊模拟方式对帽型梁变形过程、吸能特性以及法向力变化的影响。通过仿真结果与试验结果的比较，发现在保持其他条件不变的前提下，3种不同点焊模拟方式均能较好地模拟双帽型梁的屈曲变形情况，变形过程、吸能特性以及法向力变化曲线基本一致，为不锈钢点焊的整车碰撞仿真中点焊的模拟方式提供了可行性参考。     

基于等效刚度法的车体结构碰撞建模与参数优化

针对轨道车辆碰撞动态行为数值模拟效率低、耐撞性分析手段缺乏的问题,提出了基于等效刚度法的车体结构碰撞建模和参数优化方法。基于等效刚度法和简支梁弯曲应变能相等的原理,提出了中空型材截面梁等效为实芯截面梁后抗弯刚度相等的条件,推导了二者结构等效参数的求解公式,利用多岛遗传优化算法对等效参数进行了优化;详细对比了车体结构等效模型和原模型主要振动模态频率,证明了等效模型能够较好的反映原模型的动态特性,验证了车体结构等效模型的有效性;对比分析了某城轨车辆车体结构等效前后的一阶垂弯和一阶扭转频率,以及两种结构车辆在15 km/h的碰撞工况下车体的速度、加速度、能量、界面力等主要碰撞响应的变化趋势及误差。研究结果表明:中空型材结构等效模型能够较好的反映原结构的动态特性,整车车体结构的一阶垂弯和扭转频率的相对误差分别为2.19%和4.21%;碰撞过程中,两种模型车体的乘员安全性主要考核指标误差均小于10%;车体等效模型在碰撞仿真中的应用具有可行性和有效性,与原模型相比,单元数量减少38.91%,CPU计算耗时缩短27.63%。     

Research of inverse mathematical model to high-speed trains简

Operation safety and stability of the train mainly depend on the interaction between the wheel and rail. Knowledge of wheel/rail contact force is important for vehicle control systems that aim to enhance vehicle stability and passenger safety. Since wheel/rail contact forces of high-speed train are very difficult to measure directly, a new estimation process for wheel/rail contact forces was introduced in this work. Based on the state space equation, dynamic programming methods and the Bellman principle of optimality, the main theoretical derivation of the inversion mathematical model was given. The new method overcomes the weakness of large fluctuations which exist in current inverse techniques. High-speed vehicle was chosen as the research object, accelerations of axle box as input conditions, 10 degrees of freedom vertical vibration model and 17 degrees of freedom lateral vibration model were established, respectively. Under 250 km/h, the vertical and lateral wheel/rail forces were identified. From the time domain and frequency domain, the comparison of the results between inverse and SIMPACK models were given. The results show that the inverse mathematical model has high precision for inversing the wheel/rail contact forces of an operation high-speed vehicle.     

120km／h电力机车车体疲劳强度评定方法研究

针对机车车体结构的特征,引进了一种可以对机车车体结构的疲劳强度进行评估的新方法——抗结构疲劳储备系数计算法,该方法以有限元计算的应力幅和平均应力为基础,考虑了疲劳缺口系数和平均应力影响系数对计算的影响。最后以120km／h电力机车车体为工程应用实例,应用投影法将车体结构的多轴应力转化为单轴应力,利用修正Goodman曲线评估法验证了抗结构疲劳储备系数计算法的有效性。     

轨道车辆新型组合结构吸能装置耐碰撞性分析

为保证列车碰撞时车体次要部位或附加装置尽可能多地吸收撞击能量,减少财产损失和人员伤亡,提出组合结构吸能装置的设计思想.根据耐撞性车体吸能装置设计原理,设计出不同截面形状管的组合结构吸能装置.利用ANSYS/LS-DYNA对其分别进行动态仿真,研究其吸能特性,并取其最优方案与试验结果进行对比,从而验证仿真模型的正确性.通过对原始设计方案外箱板的截面形状和吸能管的端部结构加以改进,设计出两种新型的组合结构吸能装置.仿真分析结果表明,结构的截面形状对整个装置的吸能特性有较大影响,改变结构的截面形状可以有效调节碰撞界面力峰值和均值载荷,改进后的吸能装置耐撞性综合指标更优。     

基于动态规划的动载荷时域识别方法研究

提出一种基于动态规划方程的动态载荷时域方法。首先从系统的状态空间方程出发,利用最小二乘法建立系统响应的实际测量值与识别值之间的目标函数。将Bellman最优化原理运用到目标函数的最小化当中,推导出动态优化载荷识别公式。通过一个多自由度数值算例对本方法进行验证,表明方法对含有噪声的动态载荷识别问题适应性强,具有较高的识别精度。