CRH2型动车组轮轨接触计算及车轮强度CAE分析

为了分析计算CRH2型动车组在垂向静载荷作用下的车轮最大计算载荷,并确定轮轨接触斑的几何形状参数,利用SolidWorks软件模拟出车轮及静载下的轮轨接触有限元模型,并于Simulation中通过提取分割几何线的方法进行有限元图解分析。结果表明,垂向静载条件下车轮一周踏面横向位移呈三角函数曲线变化趋势,计算模拟仿真结果可用于横向稳定性计算、车轮动态横向响应曲线计算等,还可用于轨道几何参数和轮轨外形的合理选择。     

基于非Hertz滚动接触理论的轮轨滑动摩擦生热分析

热损伤是铁路车辆轮轨的主要失效形式之一.当列车在短时间内紧急制动或加速牵引时,车轮和钢轨接触面间容易发生纯滑动现象,该滑动就会导致轮轨出现较高的接触温升,温升达到一定时会使车轮和钢轨材料产生相变,从而导致轮轨表面的裂纹、擦伤和剥离破坏.本文首先利用轮对切片投影法计算轮轨接触几何关系;然后利用基于非Hertz滚动接触理论的CONTACT程序计算轮轨接触应力,计算结果能更好的反应轮轨真实的接触状态;最后进行轮轨滑动工况下接触热效应的分析.利用MATLAB软件编制了轮轨接触热效应分析程序,针对不同的摩擦因数和相对滑动速度进行了钢轨表面的温度场分布研究.结果表明:轮轨处于滑动摩擦状态下,热效应明显,在计算轮轨热接触耦合分析时需考虑材料参数随着温度变化的影响;随着摩擦系数和相对滑动速度的增大,热效应越明显.轮轨滑动过程的热效应问题研究将有助于揭示接触过程中的轮轨表面伤损机理.     

重载机车在不同牵引工况下的轮轨匹配分析

重载机车轴重增大及速度提高带来了严重的轮轨磨耗问题.针对机车在不同牵引工况下的轮轨型面匹配情况,应用轮轨型面测量仪实测机车车轮型面数据,将标准与磨耗后机车车轮型面分别和标准75 kg/m钢轨型面在对中位置匹配,建立机车轮对-钢轨三维有限元模型,并进行接触计算分析,得出如下结论:车轮踏面磨耗使轮轨间的Mises应力减小,其中标准型面的最大Mises应力点出现在轮轨表面下2~3 mm处,磨耗型面的最大Mises应力点更接近轮轨表面;牵引力使车轮的等效应力点较钢轨上的应力点位置出现纵向偏移,且随着牵引力的增加,纵向偏移量越大;车轮的踏面磨耗使轮轨接触斑中心更接近钢轨内侧轨距角;施加不同牵引工况时的轮轨横向切应力几乎不变;施加相同牵引工况时,车轮型面磨耗1 mm的轮轨纵向切应力大于标准型面,而车轮型面磨耗2 mm的轮轨纵向切应力小于标准型面.     

冲角对车轮与道岔尖轨弹塑性接触的影响

在机车运行中轮轨间存在冲角,改变轮轨接触关系.针对冲角对车轮与尖轨接触的影响问题,建立了车轮—尖轨接触三维有限元模型,通过弹塑性接触计算,分析不同冲角工况下的接触情况.结果表明:轮轨间冲角的存在,导致车轮与钢轨接触位置发生改变,基本轨和尖轨接触斑中心不在同一钢轨横断面上,冲角越大,超前或滞后的数值越大;车轮与尖轨接触法向力随冲角的增大而增大;不同冲角工况下车轮与尖轨的接触等效应力变化规律基本一致,最大等效应力均出现在2 m位置处;冲角的增大会造成尖轨前端等效应力增大,导致车轮轮缘与尖轨的磨耗增加,降低车轮和尖轨的使用寿命.     

轨道参数对轮轨滚动接触行为影响

计算了不同轨道参数下JM3磨耗型车轮踏面沿60kg/m钢轨轨道滚动接触时轮轨接触几何参数和蠕滑率的变化情况;然后根据确定的轮轨接触几何参数和蠕滑率,利用非Hertz滚动接触理论和数值程序CONTACT分析了不同轨底坡和轨距对轮轨接触斑行为的影响。数值结果表明：使用1/40轨底坡时轮轨滚动接触行为不能达到最佳匹配状态,建议对目前的轮轨型面进行重新优化设计;增加轨距对轮轨接触几何参数和蠕滑率产生较大影响,小半径曲线上在考虑运行安全情况下可适当增加轨距。     

不同牵引制动工况下轮轨接触有限元分析

针对城市轨道交通车辆轮轨关系问题,研究在不同牵引力与制动力作用下轮轨间等效应力和接触力的变化情况,建立地铁车辆LM型车轮踏面和60 kg/m型钢轨轮轨接触有限元模型.通过计算分析得出以下结论:牵引力作用时,车轮最大等效应力的分布相对于接触中心靠前,钢轨最大等效应力分布相对于接触中心靠后;牵引力和制动力对轮轨接触等效应力和纵向切应力的作用效果相反;随着制动力的增大,接触处纵向应力呈近似正比增大,钢轨上最大纵向切应力的分布相对接触中心位于接触斑后部.     

轮轨横向接触系统的自激振动分析

为了研究轮轨接触过程中发生的自激振动现象对轮轨曲线啸叫噪声的影响,建立了轮轨横向接触系统的单自由度动力学方程,采用基于De Beer模型的改进的新型摩擦系数模型计算了轮轨接触面上的摩擦力变化,用相平面法分析了动、静摩擦系数以及横向蠕滑率对该自激振动系统的稳定性影响.计算结果表明：不稳定的轮轨自激振动会激发车轮的若干模态...     

曲线地段直线电机轮轨列车动力学响应

为研究直线电机轮轨列车行驶于曲线段线路上时,铁路线路条件对列车动力响应的影响规律,以便为修改线路设计规范提供理论依据.建立直线电机轮轨交通列车线路动力学模型,模型中直线电机所受垂向电磁力大小随列车牵引速度和电机气隙的变化而时刻改变.仿真模拟并分析垂向电磁力、车速、曲线半径、超高、轨道不平顺对系统动力响应的影响.结果表明:轨道垂向不平顺和高车速对气隙影响显著;列车通过小半径曲线段时,垂向电磁力对脱轨系数和轮重减载率的消减作用显著;脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力、车体横向加速度、车体横向位移这5类动力响应的最大值,同时受车速、曲线半径、超高影响显著.基于5类动力响应最大值的拟合公式,可对车速、曲线半径、超高取值范围进行合理匹配,并确定曲线地段的合理车辆限界.     

车轮踏面异常磨耗对轮轨关系影响分析

利用多体动力学分析软件SIMPACK建立了地铁车辆动力学分析模型,选取异常磨耗后的几种典型钢轨型面,通过考虑轨道表面不平顺和轮轨蠕滑等非线性因素,研究了车轮踏面异常磨耗对轮轨接触行为和动力学行为的影响。结果表明：车轮踏面异常磨耗影响轮轨接触点的分布,从而进一步影响车辆的动力学性能;轻微磨耗后的踏面轮轨型面匹配较好,轮轨动力学行为相比原始轮轨型面有所改善;车轮踏面异常磨耗后的车辆动力学性能大大降低,尤其是在通过小半径曲线时,车辆动力学性能较差;车轮踏面两沟槽磨耗对车辆动力学行为影响明显大于一沟槽磨耗的车轮踏面。     

高速列车车轮多边形化对车辆动力学性能的影响

采用车轮圆周轮廓法建立比传统等效轨道激扰法更准确的车轮多边形化模型,假设车轮型面不发生变化,车轮半径沿圆周方向发生改变.只考虑车轮周期性多边形不圆顺,且同一轮对上的2个多边形车轮不存在幅值和相位的差异,建立车辆-轨道耦合系统动力学模型,计算高速运营状态下周期性多边形的车轮振动响应、轮轨垂向力等动力学指标.结果表明:车轮多边形化会使车体振动响应增大,影响乘坐舒适性;车轮多边形化还会引起较大的轮轨垂向力,甚至当不圆顺幅值为0.5mm时,会出现轮轨相互瞬时脱离的现象,且同等条件下幅值对车辆系统动力学性能的影响比谐波阶数更为显著;针对高速列车车轮多边形化的动态特征,提出轮轨垂向力来划定其安全区域.在京津实测线路上,得到不同车速下,1、2、3和4阶车轮多边形化的幅值限制值分别为1.0、0.4、0.4和0.3mm.     

J320(U)轮箍踏面轮轨滚滑损伤的失效分析

对J320(U)轮箍踏面长条鱼鳞状损伤的失效分析,通过对损伤轮箍的失效分析排除轮箍制造原因,确认损伤为制动剥离,发现损伤区域存在热影响区域,热影响区域表层存在平行于表面的裂纹,热影响层存在马氏体、贝氏体、屈氏体、索氏体及细晶粒珠光体层,珠光体层同时存在粒状组织,确认了轮箍踏面损伤的原因是轮轨滑行产生高热,高热是轮箍表面金属强度大幅下降,金属被沿踏面拖拽或堆积形成鱼鳞状缺陷。     

应用全方向形状特征码的图像检索方法

为提高图像形状信息的检索准确率和效率,提出应用全方向形状特征码的图像检索方法.该方法在全方向上对形状进行分割,度量形状各方向各部分的复杂度,构建形状的全方向特征码,计算形状间的相似度.通过真实建筑形状数据集和MPEG-7 CE-1 Part B形状数据集对本方法进行了检索性能测试,并和其他形状相似性描述方法进行了对比.实验结果表明,本方法具有更高的检索准确率和较高的检索效率.全方向形状特征码图像检索方法可以准确描述形状的全局特征与局部特征,具有平移、旋转、尺度不变性,及较强的形状描述识别能力.     

瓦楞辊的齿形设计初探

讨论了瓦楞辊齿根圆弧半径与齿顶圆弧之差和瓦楞原纸的厚度的关系，指出了计算瓦楞率的重要性并提供了简明有效的计算方法，指出了计算瓦楞原纸缠绕瓦楞辊总包角的重要性，并提供了详尽的计算方法。     

拉矫机改善带钢板形的研究

对拉伸弯曲矫直机改善带钢板形的机理进行了系统的研究及总结,并据此就拉矫机工艺参数对板形的影响及控制进行了说明.     

形变时效对FeMnSiCrNi系形状记忆合金组织和性能的影响

为了提高FeMnSiCrNi系形状记忆合金的形状记忆效应和回复应力,通过SEM、TEM分析,研究形变时效对Fe17Mn5Si8Cr5Ni0.5NbC合金组织和性能的影响。结果表明,Fe17Mn5Si8Cr5Ni0.5NbC经过10％的变形后,由于产生大量的γ/ε界面和层错,有利于随后时效过程碳化物弥散均匀的析出,形成的碳化物的尺寸比不变形时效的更小,数量更多,提高了基体的强度,抑制了不可逆塑性变形的发生,同时,形成的层错在时效后部分保留下来,为应力诱发ε马氏体提供了更多的形核核心,从而提高合金的形状记忆效应和回复应力。变形后时效的形状恢复率比未变形时效的提高22％～40％,加热时的最大回复应力提高35％～143％,室温回复应力提高10％～38％。     

机械固有振动形态的研究

本文对不同固有频率下的机械固有振动形态进行分析，并对其机械变形采用了图示。     

高斯形状上下文描述子

利用高斯窗函数,构建了一种新的形状上下文描述子,并将该描述子应用到形状配准当中.高斯形状上下文以参考点为中心建立一组高斯窗函数,根据中心点与其他采样点之间的欧氏距离,利用尽量多的采样点计算各个窗函数的值并组成形状描述子,描述点与点之间的位置关系.通过比较形状描述子之间的相似性,能够较为准确地找到两个形状间点与点的对应关系.实验表明,使用高斯形状上下文作为形状描述子,比传统的形状上下文能够更加准确地找到点与点的对应关系,使配准算法快速收敛,具有良好的抗噪性和鲁棒性.     

在AutoCAD软件中用英文单键输入汉字的新方法

在ＡｕｔｏＣＡＤ软件中，过去用户一般只用字体文件来输入英文字母和键盘上的其它符号。笔者通过长期摸索，发现在进行某种专业的ＣＡＤ的设计时．只需要输入有限的汉字。这时，可用字体文件来输入汉字和特殊符号，所用的汉字库仅仅是一、二级汉字库的一个子集。这种方法比典型的形文件输入法简单易学，敲键次数大大减少，避免了数量巨大的字代码检索工作。这种方法的关键，是在系统使用前，针对用户具体的专业要求，编制一套用户自用的字体文件系统，并配上相应的专用字典，以供随时查用。这种方法是对ＡｕｔｏＣＡＤ汉字输入的一种非常有效的改进。