导向蜂窝式防爬器吸能特性的试验研究

中间防爬器是安装于列车各车厢连接位置界面的被动安全防护装置,用于吸收意外碰撞事故中的冲击能量。为验证所研制的某型列车中间防爬器是否满足轨道车辆装车的严苛性能要求,根据《EN15227:铁路应用-铁路车辆车体的耐碰撞性要求》的标准要求,对导向蜂窝式防爬器产品样件的结构性能及吸能性能进行系统的试验研究。研究结果表明,该导向蜂窝式防爬器产品满足垂向承载性能测试、静压测试、撞击刚性墙、错位40 mm对撞测试等性能要求。     

地铁车辆蜂窝式防爬器的结构设计及优化

为研究某型地铁车辆蜂窝式防爬器的吸能特性,根据轨道车辆耐撞性标准,对其吸能区域的结构进行合理设计,进而研究了不同薄壁壳厚度和蜂窝厚度下蜂窝式防爬器的吸能特性。利用四次多项式响应面代理模型拟合出其压缩力效率,并运用多岛遗传算法对其压缩力效率最大值进行寻优。结果表明：多级蜂窝式防爬器的比吸能和压缩力效率都明显优于相同质量下的单级蜂窝式防爬器和圆管式防爬器;薄壁壳壁厚对多级蜂窝式防爬器的撞击力影响较铝蜂窝壁厚更为显著;通过使用四次多项式响应面法和多岛遗传算法在设计空间中寻找到其最优的壁厚组合,压缩力效率比优化前提高了6.03%,相较圆管式防爬器提高了60.96%;该防爬器在压缩力效率和比吸能方面具有明显优势,应用于地铁车辆的吸能防爬环节将发挥其重要的作用。     

铁道车辆吸能式防爬器垂向屈曲研究

为抑制列车碰撞时的相互爬车程度,列车端部均安装吸能与防爬功能一体的吸能式防爬器。然而,列车碰撞事故调查发现吸能式防爬器有时会出现明显的垂向屈曲,导致其碰撞吸能和防爬能力大幅度降低。为此,提出多刚体动力学和有限元理论相结合的仿真分析方法,再现吸能式防爬器垂向屈曲失效的动态过程。此外,仿真计算表明随着碰撞列车之间差异加大,相邻车辆爬车速度明显增加,其最大爬车速度可以达到1.5 m/s。与此同时,吸能式防爬器发生明显的垂向屈曲,导致相互啮合的防爬齿发生脱离、失去防爬约束能力。不仅如此,相比于理想条件下的纵向压溃,发生垂向屈曲后的吸能式防爬器吸能能力大幅度降低,其平均压溃力由566.3 kN降低至348.1 kN,减少了38.5%,碰撞吸能量也由367 kJ降低至169 kJ,减少了53.9%。     

吸能防爬器结构槽孔形状优化

基于OptiStruct软件,采用形状优化辅以尺寸优化进行带槽孔承载结构轻量化设计,以地铁车辆吸能防爬器诱导槽孔设计为例,在2种不同应力约束的工况下对圆形、矩形加半圆形、椭圆形3种槽孔进行形状优化并予以比较,从而探讨了运用最优化技术指导槽孔结构设计的方法。     

蒙皮蜂窝式整体吸能装置压缩性能研究

为了保证低成本、短周期,采用仿真与试验相结合的方法对某蒙皮蜂窝式整体式吸能装置展开设计;针对吸能装置设计指标,基于单个蒙皮蜂窝式整体吸能装置压缩、两个相同蒙皮蜂窝式整体吸能装置对压等工况,通过有限元仿真分析方法进行结构尺寸、蜂窝强度等参数迭代优化,确定设计参数,并试制全尺寸样件开展同工况静压试验,试验结果显示:仿真结果与试验结果一致,说明建模方法可靠,可用于防爬器前期设计;蒙皮蜂窝式整体吸能装置主要性能参数满足相应技术指标要求。     

吸能防爬器吸能元件轴向动力屈曲影响因素及轴对称变形方管设计

通过对薄壁方管轴向动力屈曲的作用机理进行研究,提出了轴对称变形方管的设计方法,主要用于地铁吸能防爬器吸能元件的设计。揭示了薄壁方管轴对称动力屈曲的动载荷特性,建立了平均撞击力和塑性横波、纵波传播速度的数学模型,指出薄壁方管的变形模式是由塑性应力波的传播速度和薄壁方管全长的弯曲刚度两者共同决定的,解释了轴对称变形方管较圆管易于设计的原因。设计了一定撞击力要求的轴对称变形薄壁方管,吸能防爬器上吸能元件可由不同壁厚、材料、截面的薄壁方管进行并联设计。建立的数学模型可以指导轴对称变形方管的设计,能节省大量的人力、财力和时间,对于工程实践具有重要指导意义。     

城轨车辆碰撞仿真与防爬器防爬能力的影响因素

利用Hypermesh和LS-DYNA有限元软件分别模拟了无防爬吸能装置和安装防爬吸能装置的城轨车辆头车以12.25 km/h和18 km/h的速度正面碰撞固定刚性墙的过程。基于所得数据,对头车车体的耐撞性与吸能装置的性能进行了评价,并采用响应面法研究了防爬器防爬能力的影响因素。结果表明:安装防爬吸能装置后,吸能装置先于车体主体结构发生塑性变形吸收碰撞动能,从而可保护车体主体结构,使之在12.25 km/h的碰撞速度下不发生塑性变形,在18 km/h的碰撞速度下塑性变形也很小。此外,当防爬器的总高度及齿厚一定时,防爬器的防爬能力会随着防爬器齿高和倾角的增大而降低,其中齿高对防爬器防爬能力的影响较之其倾角更大。     

金属液压打包机设计

回收的金属形状多样,不利于运输、投炉冶炼.该文设计了一种基于液压及PLC控制的金属打包机,给出了系统的工作原理图及PLC控制原理图.应用证明,金属液压打包机启动平稳、效率高.     

圆孔拉刀式吸能器吸能特性的研究

根据轨道车辆吸能器的吸能要求和金属切削过程吸收能量的原理,提出一种用于轨道车辆的新型切屑式吸能装置-圆孔拉刀式吸能器。在此基础上对圆孔拉刀式吸能器进行初步的结构设计。并利用ANSYS/LS-DYNA对该切削式吸能装置不同的结构和材料以及切削厚度进行了仿真分析,得到了该装置在撞击过程中切削力的时程曲线。并对圆孔拉刀吸能器的吸能效率进行评估,指出了圆孔拉刀式吸能器的可行性,为进一步探索圆孔拉刀式吸能装置的吸能特性提供指导作用。     

轨道交通车辆扭杆系统刚度设计

抗侧滚扭杆系统的系统刚度是重要的性能参数.文中通过分析在车体侧滚时扭杆系统的变形,研究扭杆系统刚度的影响因素,提出了计算抗侧滚扭杆系统刚度方法.     

蜂窝纸板的特性及结构优化设计

介绍了蜂窝纸板的发展现状、结构特征以及存在的问题。针对问题将现结构进行优化,并通过实验验证了其合理性,改善了实际生产中强度不足的问题。     

节材节能的计算机模拟技术

展示了计算机模拟技术在机械制造业的节材节能的良好效果 ,分析了传统生产造成浪费的原因 ,描述了节材节能的原理 ,提出了节材节能的设计方法 ,阐述了节材节能的计算机模拟技术。运用该模拟技术进行了生产工艺改造 ,可节约金属原材料和能源十分之一至四分之一。     

纸基蜂窝零件数控加工装夹系统中填料方法的研究

提出一种基于摩擦吸附原理的装夹定位方法。介绍了装夹定位方法以及填料装置设计、填料高度控制等内容。以某型号飞机方向舵蜂窝零件为例，研究了安全填料高度的计算方法。实践表明，采用该装夹定位方法，可以有效地提高蜂窝零件的加工精度和加工效率。     

高温合金蜂窝芯高速铣削材料去除机理与损伤行为

高温合金蜂窝芯材料具有高比刚度、轻质和能量吸收特性好等优异性能,被视为下一代高超声速飞行器热防护结构极具潜力的材料。高速铣削是高温合金蜂窝芯零件成型过程中重要的减材制造工艺,在蜂窝芯材料高速铣削时,蜂窝芯材料面内刚度低且高温合金塑性好,较小的切削力就会使蜂窝壁产生较大的塑性变形,导致蜂窝芯加工精度较低、加工损伤难以控制,对后续焊接、装配等工序产生不利影响。基于有限元仿真对蜂窝壁切削材料去除机理进行了深入研究,探索了铣削参数、刀具类型和铣削方式对铣削过程中铣削力和加工损伤的影响。研究结果表明,蜂窝壁切入角是影响蜂窝芯材料切削加工过程中瞬时应力分布和成屑机理的关键性因素。得到了铣削参数、刀具类型和铣削方式对高温合金蜂窝芯加工过程中加工损伤的影响规律。对于铣削参数,过大的进给量会导致芯格变形等加工损伤,降低切削速度会提高微小毛刺等加工损伤发生的频率;本文采用的三种刀具的对比结果表明,立式铣刀加工质量最好。插铣方式会产生明显的轴向冲击,而侧铣方式可以有效避免轴向冲击。研究成果为高温合金蜂窝芯低损伤高性能加工提供了理论依据和工艺技术储备。     

胞元尺寸对六边形聚氨酯蜂窝结构泊松比和吸收能量的影响

采用有限元模型对热塑性聚氨酯弹性体蜂窝结构的压缩过程进行了模拟,并用试验进行验证.采用该模型研究了胞元凹角、宽度和壁厚对蜂窝结构泊松比和吸收能量的影响.结果表明:该模型能较准确地模拟蜂窝结构的压缩过程,试验和模拟峰值应力的相对误差在10％以内;凹角为负时,蜂窝结构具有负泊松比性质,其吸收能量较凹角为正的蜂窝结构的大;胞...     

液压同步剪系统的设计

本文通过对蜂窝陶瓷载体成型过程的分析，指出在其成型过程中存在的问题，提出了采用液压同步剪解决这些问题的方法。论文分析了同步剪的工作原理，给出了其液压原理图及其设计特点。     

蜂窝夹芯板参数化建模与优化设计

在蜂窝夹芯板的有限元分析过程中,为提高结构的建模和分析效率,基于有限元软件开发参数化建模与分析模块,可以完整地进行蜂窝结构的建模、分析、校核与后处理,使蜂窝结构的有限元分析过程流程化、高效化.在此基础上,以质量轻量化为目标,以结构强度为约束条件,基于MATLAB使用遗传算法、罚函数法、模式搜索法对蜂窝结构进行尺寸参数优...     

铝蜂窝异面变形的数值模拟

铝蜂窝是一种优良的高强度、高吸能性的轻质材料,在各工业领域得到了广泛的应用。采用壳单元建立了铝蜂窝大变形有限单元模型,对受异面动力加载下的铝蜂窝进行了模拟,模拟结果与实验数据高度吻合,从而证明了模型的有效性。使用不同失效参数的冲孔模拟表明失效参数对冲孔力没有很大影响。与铝蜂窝的实体单元模型相比,壳单元模型能够准确地反映出铝蜂窝材料在动力加载下逐步坍塌的变形模式,这对于精确模拟汽车碰撞所采用的变形壁障有着重要的意义。     

Nomex蜂窝芯直刃尖刀超声切割表面微观形貌特征

Nomex蜂窝芯是典型的难加工材料,具有高比强度,比刚度及各向异性的特点。超声辅助切割是蜂窝芯复合材料的一种高效加工方法,可以得到比高速铣削更好的加工质量。但是在超声切割加工过程中依然会存在不同程度的纤维拔出,酚醛清漆层剥落等加工缺陷特征。为了研究其微观形貌特征,采用纵切,斜切,横切三种方式切割蜂窝芯,并对蜂窝芯的加工形貌进行观测。根据微观形貌在蜂窝芯壁上的位置,分别归纳为酚醛清漆层、热压芳纶纸层和蜂窝壁的形貌。研究超声刀具加工参数对材料破损形貌特征的影响。结果表明在10 μm到30 μm范围内提高超声刀具振幅,在500 mm/min到3 500 mm/min范围内降低进给时会降低蜂窝芯加工过程中的酚醛清漆层剥落的几率。     

刀具负载对蜂窝复合材料超声切割声学系统阻抗特性的影响

针对刀具负载对蜂窝复合材料超声切割声学系统的影响,利用四端网络法,将压电换能器与变幅杆结合在一起,提出了声学系统的整体设计方程,得出了负载与声学系统阻抗特性的关系式。利用有限元软件对声学系统进行模态分析及谐响应分析,并利用阻抗分析仪和激光位移传感器对声学系统的阻抗﹑谐振频率和输出振幅进行检测。仿真和实验结果表明：随着刀具负载的增大,声学系统的阻抗值增大,谐振频率减小,但仿真与实验得出的输出振幅与理论分析不同,这是由于刀具的放大作用造成的。研究结果对声学系统的设计及实际应用有指导意义。