高速列车车下设备舱底板的可靠性研究

随着我国经济水平的不断提高和综合国力的提升,动车事业得到了迅猛发展,推动了我国交通事业的发展,拉动区域经济,缩小贫富差距。目前,我国高速列车营运速度为330千米每小时,最高时速可达380千米,运营速度位居世界前列。高速列车引进中国后,在车下设备舱底板可靠性研究领域还不成熟,大多数设计师则凭借自身的设计经验对高速列车车下设备舱进行研究和探索,由于高速列车车下设备舱底板的零部件没有可靠的评估方式,只能对其进行寿命试验。基于此,本文对高速列车车下设备舱底板的可靠性进行深入的研究并分析了我国高速列车的现状。     

高速动车组隧道运行车体和设备舱压力研究

高速动车组进入隧道运行,动车组前方会形成压缩波和膨胀波,导致动车组的车体和车下设备舱受到比明线运行更大更复杂的压力负载,影响高速动车组运行的安全性和稳定性。高速动车组的车体和车下设备舱结构设计,需要预知高速动车组进入隧道运行工况下车体和设备舱的最大压力负载。本文基于350km/h高速动车组3辆编组简化三维计算模型,仿真计算350km/h高速动车组进入隧道运行工况,高速动车组车体和车下设备舱外表面的压力分布。研究350km/h高速动车组进入隧道运行工况,高速动车组车体和车下设备舱外表面的压力变化和最大压力负载。研究结论为:350km/h高速动车组进入隧道运行,车头前端外表面最大压力为7567Pa,设备舱前端板外表面最大压力为-5569.4Pa,设备舱裙板外表面最大压力为-5690.1Pa,设备舱底板外表面最大压力为-6590.7Pa。     

高速列车设备舱格栅通风性能仿真分析

为实现抗风沙型动车组的封闭式设备舱的通风格栅合理布置,建立包含车底设备舱通风格栅和舱内设备的高速列车空气动力学模型,采用CFD方法对高速列车运行时的设备舱流场进行数值模拟,分析格栅布置方式对设备舱通风性能的影响。结果表明:格栅的通风性能主要受格栅布置位置处裙板外侧压力的影响;头车裙板上靠近一位端的位置适宜布置出风格栅,靠近二位端适宜布置进风格栅;中间车裙板上靠近一位端的位置适宜布置出风格栅,其他区域适宜布置进风格栅;尾车裙板上中间区域适宜布置进风格栅、两端适宜布置出风格栅。另外,设备舱底部出风口对其附近的格栅进风性能也有一定影响,设备舱内风机的格栅进风阻力受列车运行速度的影响较小。设计阶段可定性地利用裙板上格栅位置与格栅进排风性能的关系,初步确定适宜的格栅布置方案。     

CRH5G车设备舱疲劳强度分析

随着高速动车组的大量投入使用,其运行安全性显得十分重要。设备舱是动车组的关键部件,其主要作用不仅能够改善列车空气动力学性能,还可以保护车下设备。本文以CRH5G动车组设备舱为研究对象,基于有限元分析理论,利用Ansys、HyperMesh和Workbench等有限元分析软件,按照《EN 12663-2010》标准和《TJ/CL 342-2014》技术要求,确定施加8个工况载荷,应用名义应力法,对设备舱进行疲劳强度仿真分析,基于《BS 7608-1993》标准和《IIW-2008》标准,运用Miner损伤累积理论,对8个工况下应力比较大的部位进行疲劳强度评估。     

典型工况下动车组设备舱气动载荷与损伤规律

京广高铁武广段运用的CRH-3C型高速动车组设备舱内支架、裙板吊挂等焊缝位置以及其它应力集中点常有疲劳裂纹出现,而该现象在京津城际上运用的同型号动车组中却比较罕见。针对这种现象,考虑是武广段大量的隧道群所致。为了对此进行验证,在某动车组设备舱内裙、底板布置了大量气压和应变传感器,在沪昆高铁南昌西-宜春段进行了不同速度下大量的隧道通过、交会等典型工况测试,获得了丰富的气动载荷和动应力数据。以此试验为基础,对若干工况下,关键位置气动载荷和动应力的变化规律进行研究发现,伴随气压幅值突变,大多位置应力水平均有提高,裙板中央以及靠近车头的前部底板等处尤为明显。上述结论对武广段的CRH-3C型动车组设备舱疲劳破坏现象给出了合理解释,并对今后基于不同线路特点,有针对性的动车组型号选择和设备舱结构的优化设计提供了建议。     

重型商用车尿素箱支架设计与疲劳验证

通过对重型汽车尿素箱支架进行道路载荷谱采集和CAE分析,总结一套适用于重型车辆支架疲劳验证的台架试验规范。首先在试验场完成了尿素箱支架载荷谱采集,分析支架在各种道路下的受力工况,并对改进前、后的支架结构进行仿真分析,然后根据功率谱在电磁振动台上进行振动疲劳试验,通过台架试验表明改进后的支架满足设计疲劳寿命要求。总结的试验方法对结构件具有普遍适用性,能够指导结构类零部件新产品的开发与疲劳验证工作。     

发动机ECU支架振动疲劳分析及其优化设计

为了解决某发动机ECU支架开裂失效问题,首先采集ECU与车架端的实车加速度,并且将其时域信号转换为频域信号。然后基于有限元方法建立ECU支架分析模型,对其进行频率响应分析,分析结果表明其最大应力值超过其材料屈服强度。再基于Miner线性累积损伤理论和功率谱密度函数对其进行振动疲劳分析,分析结果表明其最小寿命为低于设计要求值,与实际失效位置相吻合。最后基于Isight集成优化平台并且采用多岛遗传算法对ECU支架进行优化设计,得到了其最佳的设计参数,优化之后其最大应力值和疲劳寿命均能够满足设计要求,并且其优化方案通过了路试验证,成功解决了该故障问题。     

高速列车锻钢制动盘热疲劳裂纹耦合扩展特性研究

据制动盘裂纹剖面的宏观形貌,发现盘面长裂纹的形成以多条半椭圆表面裂纹连通为主。针对制动盘在运行过程中的典型运用工况,采用有限元法计算制动盘在300 km/h紧急制动后的热应力,发现周向残余应力较大,并以此推测周向残余应力是驱动制动盘热疲劳裂纹扩展的主要原因。在此基础上,建立制动盘盘面的裂纹网格,研究了裂纹扩展过程中的应力强度因子和多裂纹耦合扩展规律。通过研究发现对于给定的载荷条件,不同初始形状比时,裂纹前缘应力强度因子的分布规律存在一定的规律性,随着裂纹的扩展,裂纹形状趋于扁平化;多裂纹扩展时,裂纹间距越小,裂纹间的相互作用越明显,扩展速度越快;但受制动盘结构和尺寸限制,共线裂纹数越多,每条裂纹扩展到临界值时的应力强度因子越小。     

设备舱智能灯光控制研究与实现

根据授课用到的设备舱结构特点及其在实际授课使用过程中的需求,设计了智能灯光控制系统,逐一分析了总体设计方案、硬件选型及设计和系统软件设计。测试结果表明,该系统能够根据人员进出数量和环境光线自动调控舱室内灯光照度,实现方舱内灯光的智能控制,优化照明并节能减排,具有一定的实用价值。     

振动疲劳试验寿命确定方法研究

提出了一种确定振动疲劳试验寿命的方法,首先基于有限元分析获得2A12铝合金简支梁试件的裂纹长度与试件固有频率的关系曲线,借助断裂力学失效准则,计算试件在试验载荷下疲劳失效时的临界裂纹长度,根据临界裂纹长度对应的固有频率能够确定试件疲劳失效时固有频率下降的幅度,从而根据振动疲劳试验固有频率跟踪控制技术确定停机标准,停机时所经历的循环数即为振动疲劳的试验寿命。该方法结合理论与实际,为振动疲劳试验寿命的确定提供了理论依据,统一了试验标准,并且在实际操作试验过程中容易操作,所得的结果安全可靠。     

基于随机振动的某客车车架疲劳寿命研究

建立车架的有限元模型,利用Hypermesh软件对车架进行频率响应分析,得到车架结构的响应特性。在ADAMS/CAR软件中建立整车动力学模型,通过仿真获取车架与悬架连接处所受到的动态外载。运用疲劳分析软件MSC.FATIGUE ,选取有效的 S- N曲线,结合车架动力响应特性和多体动力学仿真结果,采用Dirlik疲劳评估模型计算出车架危险位置的疲劳寿命,为提高该车架的安全性提供了依据。     

高速列车转向架构架疲劳试验载荷谱研究

通过转向架构架平衡方程,确定车体加速度为构架主体载荷的计算输入参数,对典型镟修周期内振动数据进行统计分析,得到该参数随运营里程的演变规律。基于线性累积损伤和超越累积频次扩展法则,提出特定车轮磨耗状态下的长程谱拓展及特征加速度计算方法。随着车轮等效锥度和踏面粗糙度的增长,车辆的振动水平随之加剧,提出劣化函数描述构架载荷在镟修周期内的恶化过程,曲线由长期服役跟踪试验累积的车体特征加速度拟合得到。根据广义Basquin公式提出全寿命周期内劣化曲线的等效特征加速度计算方法,获得台架试验载荷谱。试验载荷谱设计考虑了频次压缩、损伤扩展、载荷周期劣化特征,满足构架实际运用状态的损伤一致性。     

机载设备安装架随机振动疲劳分析与结构优化

机载设备的结构设计要满足耐久随机振动下的疲劳寿命要求。通过仿真手段准确预测结构在服役过程中的薄弱区域并加以优化改进,可有效提高设计方案的首次成功率。文中基于频域疲劳分析法,结合Miner线性累积损伤理论和材料S-N曲线,对某安装架开展随机振动下的疲劳寿命分析,仿真得到的安装架疲劳寿命和失效位置与试验结果吻合较好。分析安装架疲劳失效机理并进行优化改进设计,结果表明改进后结构的振动疲劳寿命得到了显著提高。     

基于LMS的舱门机构中曲杆的疲劳寿命仿真分析

应用虚拟样机疲劳寿命预测方法,对飞机内埋弹舱舱门机构中的曲杆进行了疲劳寿命分析.利用LMS.Virtual.Lab多体动力学系统仿真软件,建立起舱门简化机构的多体仿真模型,结合有限元方法和多体动力学分析,获得曲杆上的载荷时间历程,再根据材料的疲劳性能对曲杆进行疲劳寿命预测.结果表明,曲杆的疲劳寿命符合舱门机构的设计要求.     

随机疲劳分析在机载设备疲劳寿命预测中的应用

提出采用宽带随机振动疲劳寿命数值分析方法在产品设计阶段预测其宽带随机振动疲劳寿命来保证设计方案的首次成功率，并以在宽带随机振动环境下工作的某产品的疲劳寿命设计为例，阐述了整个随机振动疲劳数值仿真分析流程，得到了与试验相吻合的仿真结果，证明了在设计阶段预测产品的疲劳寿命并进行优化是可行的。     

电梯导轨对轿厢振动的影响

运用开发的在线测量电梯导轨直线度的仪器对电梯导轨进行了在线测试，得到导轨的直线度数据；通过建立轿厢水平振动模型，以导轨的直线度数据作为振动激励，对系统进行了振动仿真并与实验结果进行了比对，结果显示仿真的振动频率与振动仪所测的频率基本相符。分析结果说明，电梯导轨直线度是轿厢产生振动的主要原因之一，随着电梯速度的提高，振动强度加大，会出现一比中心频率高的振动。     

高能级强夯施工时门架横梁的疲劳强度验算

为避免高能级强夯施工时横梁断裂的事故发生,在此根据试验数据对横梁疲劳强度进行分析研究,以供参考。     

某电子设备随机振动疲劳寿命仿真分析

文中分析了某电子设备疲劳寿命.首先,通过ANSYS随机振动的功率谱密度(Power SpectralDensity,PSD)分析得出设备的1σ应力分布;然后,利用高斯三区间法和Miner累积损伤定律得出了疲劳失效部位预估.仿真结论与后续的试验结果较一致,证实了此方法在电子设备的疲劳寿命分析领域有一定实践指导价值.