基于灵敏度分析的动车组转向架模型修正

为了获得高精度的动车组转向架有限元模型,基于灵敏度分析对动车组转向架进行模型修正。通过修正动车组转向架有限元模型材料弹性模量和各部分壳单元厚度,用MATLAB编程进行模型修正,使有限元分析结果与试验结果吻合。修正之后,有限元分析前7阶频率与试验值的误差在5%以内,相应的振型匹配良好,满足工程精度要求。修正后的模型可用于工程上的进一步研究。     

高速列车塞拉门静载数值模拟及验证

依据已建立的复合材料塞拉门数值分析等效模型,利用ANSYS数值模拟了高速列车塞拉门在6 000Pa面静载荷下的响应,并通过实验对模拟结果进行了验证。     

高速列车转向架区域积雪结冰数值仿真研究

高速列车在低温雨雪环境下运行时很容易在转向架区域形成积冰并严重劣化转向架动力学性能、威胁列车的运行安全。为了研究转向架区域的积冰过程,采用准瞬态的方法将积冰过程分成多个计算循环,每个计算循环由网格生成、流场计算、水滴和雪粒计算、转向架积冰和网格变形等组成,积冰过程采用基于壁面水膜流动的明冰模型。本研究中共进行三次计算循环,研究转向架各部件上水滴和雪粒的分布和收集系数,分析转向架各部件的积冰质量以及转向架积冰速率与时间的关系。研究结果表明,转向架区域的积冰主要分布在底部迎风面(构架底部、前后制动装置底部)、两侧垂向减振器和抗蛇行减振器、后制动装置、枕梁上表面以及前后轴箱等部件;构架、枕梁和前后制动装置上的积冰约占转向架总积冰质量的60%;三次计算循环中转向架区域总的积冰速率不断增大。     

基于刚柔耦合动力学的高速列车转向架构架振动疲劳研究

构建了考虑转向架构架高频柔性的刚柔耦合动力学模型,结合模态应力恢复方法实现了考虑轨道激励的转向架构架动应力求解。基于该模型,提出一种基于典型服役模式扫频激励的转向架构架动态薄弱位置识别方法,研究了转向架构架薄弱位置动应力在典型服役工况下的应力特征和各特征工况损伤;最后,结合京广线路分布特征,研究了转向架构架薄弱位置的损伤。结果表明：基于典型服役模式扫频激励识别的结构动态薄弱位置,能够包含传统准静态方法识别的静态薄弱位置,同时可以识别薄弱位置的敏感频带;曲线半径对转向架关键位置损伤具有显著影响,随着曲线半径的减小损伤显著增大;考虑京广线曲线和直线分布特征,计算得到的转向架构架关键位置损伤满足1200万公里设计寿命的要求。     

基于联合分析和QFD构建高速列车需求模型

高速列车产品族设计的基础和前提是客户需求信息的准确表达。针对目前高速列车缺乏系统化理论和方法构建需求模型的问题,提出基于联合分析与QFD相结合的方法构建需求模型,首先采用联合分析方法得到细分客户群的需求重要度。然后,借助QFD工具建立客户需求与技术指标之间的映射关系,实现客户需求重要度到技术指标重要度的转化,为后续面向细分客户群的产品族设计奠定基础。最后,以高速列车为例,验证了该方法的有效性和可行性。     

不同形式风挡的高速列车气动噪声数值模拟研究

为了研究不同形式风挡的高速列车在明线运行时的气动噪声,给3辆编组的高速列车模型分别配备3种不同形式的风挡（仅具内风挡、内风挡+半开放式外风挡、内风挡+全封闭式外风挡）,运用大涡模拟的方法,对流场进行瞬态计算并获得列车表面动态压力,经傅里叶变换后,对整车及风挡局部的偶极子声源进行频谱分析。研究表明,不同速度下的高速列车表面统计平均A计权声压级频谱曲线基本平行,声压级随着高速列车运行速度的提高而增加,其高频段和低频段声压级较小,在200～1000 Hz之间较高,形成了一个宽频段;与整车表面相比,风挡局部表面偶极子声源的平均A计权声压级明显更高,低频段增加也非常明显,宽频区域也更大,说明风挡局部是全车主要噪声来源之一;3种风挡局部噪声由大到小顺序为：仅具内风挡>内风挡+半开放式外风挡>内风挡+全封闭式外风挡,即内风挡+全封闭式外风挡的降噪效果最好。     

高速列车可变轨距转向架设计

针对传统跨境车辆因各国轨距不同需更换转向架或乘客货物换乘存在转运缓慢的现状,设计了一种高速列车可变轨距转向架,该转向架与相应的地面变轨装置配合,可做到高速列车在运行过程中完成轮距的转换,从而实现列车在不同轨距下运行。相比目前采用统一线路、转运或更换转向架等方法,可变轨距转向架具有成本低、变轨时间短、机动性高等优势,为解决车辆在不同轨距线路运行提供了新的方案。     

基于EEMD排列熵的高速列车转向架故障特征分析

高速列车转向架关键部件发生机械故障会体现在车体和转向架的振动信号中,为了从监测数据中提取非线性特征参数用于转向架故障状态的反演识别,提出基于聚合经验模态分解排列熵的特征分析方法。首先,对振动信号进行聚合经验模态分解,得到一系列窄带本征模态函数;然后,对原信号和本征模态函数分别计算排列熵值,组成多尺度的复杂性度量特征向量;最后,将高维特征向量输入最小二乘支持向量机分类识别出转向架的工作状态。仿真实验结果表明,该方法在运行速度为200km/h时,多个通道达到95%以上的识别率,验证了通过聚合经验模态分解排列熵对高速列车转向架机械故障诊断的可行性。     

高速列车车内流场数值分析及优化

应用FLUENT软件对某高速列车客室内的流场和温度分布进行了数值模拟,基于非稳态k-w湍流模型,分别对夏季、冬季送风情况下客室内的温度分布进行分析。研究结果表明,客室空调原送风孔对应的流场和温度分布不能满足客室舒适性要求。通过优化客室送风孔孔径,流场和温度分布的计算结果基本满足客室舒适性要求。根据以上的仿真计算结果对该高速列车的通风系统提出了合理的改进建议。     

基于灵敏度分析的刀形天线有限元模型修正

准确可靠的有限元模型是结构动态特性分析、设计改进的基础,文中利用模态试验得到的模态参数对某刀形天线进行有限元模型修正.首先建立天线结构的参数化模型,然后通过灵敏度分析选择合适的设计参数作为后续优化对象,利用计算与试验的模态频率之间的相对误差构造加权的优化目标函数,最后应用1阶优化方法修正结构的有限元模型.修正后有限元模型的模态频率最大相对误差降低至10%以内,模态置信度(MAC)均大于0.8.该修正模型可用于后续的动力学分析.     

高速动车组构架强度分析

构架作为铁道车辆转向架的主要承载结构,要保证构架具有足够的强度和可靠性。参考《200 km/h及以上速度等级铁道车辆强度设计及试验鉴定暂行规定》(简称《暂规》),以某型高速动车组转向架构架为研究对象,利用有限元软件ANSYS Workbench完成了构架的静强度分析。根据静强度分析结果,利用Goodman-Smith疲劳极限线图对构架的疲劳强度进行了评估。结果表明,构架的静强度和疲劳强度满足规定要求。     

轨道列车转向架构架参数化模态分析

轨道列车转向架构架的动态特性影响列车运行的平稳性和安全性.运用ANSYS参数化设计语言APDL建立列车转向架构架参数化有限元分析模型,对转向架构架进行参数化模态分析,得到转向架构架的前10阶固有频率与模态振型.分析转向架构架模态振型特点,得到对列车平稳、安全行驶影响较大的振型为转向架构架(7～10)阶模态;采用灵敏度分...     

高速列车转向架构架扭转载荷特征研究

以两种结构型式(A/B型)的高速列车转向架构架为研究对象,采用直接测试法识别相同运用条件下两种构架的扭转载荷,对比分析扭转载荷的时域、频域及载荷值分布特征,并对扭转载荷谱的相似性进行评价,基于疲劳损伤仿真计算结果验证两种构架扭转载荷谱互用的可行性.研究结果表明,各典型运用工况下两种构架扭转载荷的时域、频域特征一致;A型...     

基于ANSYS的载轨客车转向架构架强度分析

介绍了载轨客车转向架的结构特点和优点,分析了构架在UIC规程中的受力情况,对构架模型进行了离散化和有限元分析,研究了在多种载荷工况下的应力分布,找出了最大应力所在处,研完了应力集中的原因.     

高速列车转向架区域车内噪声控制及优化设计

高速列车的转向架区域上方为车内噪声最显著位置,采用试验分析和仿真预测相结合的方法,根据"声源-路径-响应"的车内噪声机理,研究了转向架区域上方的车内声振特性、转向架区域地板的结构优化以及转向架区域车内噪声预测。研究发现,转向架区域上方车内噪声在500～800Hz频率区段存在显著峰值。其中,500Hz以上主要来自于空气传声路径,200Hz以下主要来自于结构传声路径。车内噪声与地板的隔声量呈负相关,与地板的振动加速度级呈正相关。随着地板的隔声量不断增大或者加速度级不断降低,其对车内噪声的影响呈逐渐变小的趋势。该研究成果可为高速列车车内噪声控制提供参考和依据。     

基于IMF重构-SLLE的高速列车转向架故障特征提取

在故障特征提取方面,传统的典型特征提取方法往往需要深入理解信号特性、结合工程实践经验提取故障特征,从而极大程度上孤立了特征提取和智能诊断两个环节,导致在针对复杂多变的机械设备海量信号时,提取反映信号特性的典型特征往往效果不理想。针对该问题,提出一种基于IMF重构-SLLE的新的特征提取方法,该方法首先把EEMD分解得到的IMF分量重构成高维向量,并利用SLLE优良的非线性维数约简能力对信号进行降维。实验表明:IMF重构-SLLE特征提取方法优于传统的EEMD典型特征提取方法,并把此方法应用到高速列车转向架故障状态识别中,识别率高达97.78%,具有重要的工程应用价值。     

性能驱动的转向架构架结构设计方法

传统的轨道车辆转向架构架结构设计方法采用基于实例的经验设计-性能验证的反复迭代设计模式,耗时长,难以获得同时满足多个互斥性能指标的最优解。提出一种性能驱动的构架结构设计方法,通过输入构架的多个性能指标,直接获得一组优化的构架结构设计参数,避免了对设计经验的过度依赖和反复迭代。首先基于专家知识获得构架结构的设计空间,采用拉丁超立方抽样方法生成设计样本,并利用有限元仿真数据构建构架性能指标计算的Kriging代理模型,再采用强度帕累托进化算法(SPEA2)建立构架性能指标-结构参数映射模型。然后基于该模型输入构架的性能指标集,便可获得多组可行的构架结构设计参数,再应用集合理论对可行解进行优选,即可获得一组满足所有性能指标要求的优化解。最后,以某型转向架构架为实例,验证了该方法的可行性。该方法为构架的结构设计提供了一种新的解决思路,也可推广应用于相关领域产品的结构设计。     

高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性研究

为分析高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性,对构架疲劳关键测点进行动应力线路实测并对测点实测时域数据波形进行解析;基于实测应力时间历程及雨流计数法编制二维应力谱,利用Goodman等寿命方程将二维应力谱等效转换为一维应力谱;阐述线性累积损伤及非线性累积损伤模型的建立方法并对实测数据的线性累积损伤及非线性累积损伤进行了计算及对比分析;分别基于线性累积损伤理论及非线性累积损伤理论推导出各理论下的等效应力,基于实测数据对两种等效应力进行了计算及对比分析;通过结合非线性累积损伤及线性累积损伤理论计算的等效应力及不同可靠度下的材料S-N曲线计算并对比分析构架结构的疲劳寿命。研究结果表明,与非线性疲劳分析理论相比,线性疲劳分析理论对高速列车转向架构架的疲劳特性评估偏于保守。     

基于VR技术的CHR1转向架虚拟装配研究

为探讨虚拟装配技术在高速转向架设计、制造、检修中的作用,阐述了虚拟现实系统的开发流程,并针对CHR1转向架,使用SolidWorks建立了零件的三维模型,然后将三维模型导入3D Max中,进行渲染、材质、灯光等处理,并导出Nmo格式的文件,最后将Nmo文件导入Virtools,编写脚本程序,完成了CHR1转向架的虚拟装配平台的开发。在平台中,可以从任何角度和任何位置观察转向架构造;可以按照既定的装配顺序,采用点击或拖动方式完成CHR1转向架的虚拟装配过程。研究表明,虚拟装配技术对提高产品设计生产并行性、降低产品生产成本、减少产品上市时间、产品展示和培训检修人员技能等都具有较为重要意义。