下击暴流风冲击作用下输电塔非平稳动力响应的频域方法

下击暴流是强对流天气下的一种局地极端风,具有尺度小、风速大、突发性等特点,是导致输电线路风灾破坏的主要原因之一。开展下击暴流风冲击作用下输电塔风振响应的计算理论研究具有重要的意义。论文依据时变平均风和非平稳脉动风场的理论模型,给出移动下击暴流冲击风荷载在时域及频域表达式;继而基于随机振动理论,推导建立了输电杆塔非平稳脉动风振响应的频域解析方法,再通过首次超越极值理论,给出了非平稳下击暴流作用下输电杆塔响应极值的精确分布。进一步,论文探讨了将原有不同步非平稳下击暴流脉动风激励视为同步且慢变过程近似结果的精确性,并在此基础上提出了平稳等效的极值分布和峰值因子的实用简化计算方法。论文采用随机样本的有限元瞬态动力分析结果,检验了上述频域理论方法的精确性。研究表明:该文提出的非平稳响应极值分布的理论解精确性高、同步慢变激励简化得到的等效平稳方法计算便捷且结果略偏保守。该文研究为推动建立输电杆塔抗下击暴流设计体系提供了计算理论基础和技术支撑。

采用复合高能喷丸提高工业纯钛的疲劳性能

为提高工业纯钛的疲劳性能,首先采用大尺寸弹丸对纯钛表面进行高能喷丸,制备出一定深度的纳米表层,然后采用小尺寸弹丸进行表面修整喷丸;对复合高能喷丸纯钛的表面质量、疲劳强度及疲劳断口形貌进行了分析、测定,并与单纯高能喷丸及未喷丸的进行了对比。结果表明:采用复合高能喷丸可以有效解决工业纯钛高能喷丸造成的表面损伤、粗糙度高等问题,从而显著提高纯钛的疲劳强度,比未喷丸试样的提高了约52.3%,比单纯高能喷丸试样的提高了13.6%。

输电线路下击暴流强风荷载最不利工况研究

对流天气引起的下击暴流已经成为我国中东部地区输电线路风灾破坏的主要原因。下击暴流风场的特异性造成现有规范无法适用,开展下击暴流输电线路设计风荷载的研究成为提高电网安全性亟待开展的课题。介绍了下击暴流的数学风场模型并用于计算输电线路风荷载,采用非线性有限元方法对杆塔受到的导线风荷载开展了风场及线路结构参数分析,着重考察了最大导线风荷载对应工况。研究结果表明:(1)直线塔与耐张塔最大横向荷载值相同,但后者最大纵向荷载值显著大于前者;(2)直线塔的最大横向荷载和纵向荷载塔位分别出现于八跨输电线路的端部和次端部直线塔,耐张塔则出现于四跨输电线路;(3)最大导线风荷载与出流直径、中心相对位置、塔位及跨数密切相关,均存在特定的最不利工况。通过对风荷载影响因素和分布规律的总结,最终给出了三种代表性最不利导线风荷载工况的归一化风场参数,为输电线路抗下击暴流导线风荷载的合理取值提供了数据支撑。

构架疲劳损伤评估研究

结合近年来铁道车辆数次构架裂纹故障,根据国际焊接学会标准,利用有限元计算结果,对某出口窄轨动车组转向架构架关键部位典型焊接接头形式进行了疲劳损伤评估。

输电线路龙卷风风振响应的参数分析

龙卷风和下击暴流等局地强风突发性高、尺度小、风速大,是导致电力网络风偏闪络和杆塔破坏甚至倒塌的主要原因。为了揭示龙卷风作用下输电线路风灾破坏的机理,以输电线路中绝缘子的风偏位移以及端部对杆塔的空间支座反力响应为考察对象,开展了多跨输电线–绝缘子体系的风振响应规律研究。首先基于Baker-Sterling龙卷风理论模型建立了3维空间风场,考察了移动龙卷风作用下输电线路的准定常风荷载分布特征。然后采用非线性有限元数值方法,开展了输电线路龙卷风风振响应的动力时程分析。进而通过参数分析,着重考察了冲击角度、涡核半径、输电线跨数和绝缘子长度等风场和结构参数对绝缘子风偏位移和支反力响应幅值的影响规律。研究表明:绝缘子3向风偏位移及支反力响应对龙卷风的冲击角度变化敏感,其中纵向风偏位移及支反力响应随塔位的变化也显著,存在特定的最不利冲击角度及塔位;在最大风速确定的情况下,响应随涡核尺度增大而减小;各跨不平衡张力引起的纵向的位移及反力响应会随着跨数的增多而增加,随绝缘子的增长而减小;但横向及竖向风偏位移和支反力响应随跨数及绝缘子长度变化均不显著。研究为推动和完善输电线路抗龙卷风设计提供了必要的分析基础和参考依据。

行波激励下大跨越输电线路纵向地震响应分析

为更加贴近输电线路实际路径状况,深入理解大档距、大高差、非一致激励下输电线路地震响应,选取某±500 kV直流输电线路大跨越段,利用“四塔三线”精细化有限元模型开展了地震动响应分析,结果表明:导地线显著降低铁塔固有频率;跨越塔受导地线约束明显,塔顶位移峰值较小;地线支架、横担和塔身主材应力均在弹性范围内;跨越档导线张力峰值远高于设计值,但仍然小于拉断力,且张力值与锚塔横担长度大小有一定相关性;行波激励对位移响应有一定的影响,但无规律可循,行波激励对杆件应力和导线张力的影响很小。

基于质量屋的轨道车辆设计流程研究与分析

结合质量屋的搭建分析理念和轨道车辆的设计流程,设计了一套适用于轨道车辆质量屋的搭建与分析流程,鉴于方案阶段的质量屋是轨道车辆研发、生产的基础,详细介绍了方案阶段质量屋的搭建流程。流程从需求收集、整理、提炼开始,然后根据客户需求确定解决方案,并在方案中将RAMS技术指标作为重要的工程控制措施,经过整理、提炼和质量屋分析,最终确定关键控制要点和产品可靠性增长的方案,为下一级质量屋确定重点工作方向。通过案例分析验证了方案设计质量屋流程的工程化过程。

25型客车车体参数化仿真系统开发与应用

为提高25型铁路客车车体有限元模型前处理效率,通过25型铁路客车车体结构谱系梳理,采用模块化和参数化建模技术构建了25型客车车体模型库;基于HyperMesh软件开发了25型客车车体仿真模板;通过集成25型客车车体模型库和仿真模板开发了25型客车车体参数化仿真系统。该系统可通过模块选配和参数变更快速生成25型客车车体几何模型,通过调用仿真模板快速生成ANSYS和ABAQUS两种求解器所需的有限元模型。应用该系统使25型客车车体有限元模型前处理时间缩短为1周左右,极大提高了有限元模型前处理效率。

轨道车辆全寿命周期成本分析流程和应用研究

基于国内轨道车辆制造企业逐渐重视面向成本设计(DFC)的全寿命周期成本(LCC)的需求,提出了一种适用于轨道车辆的面向成本设计的全寿命周期成本的分析流程和方法,并以某新能源车辆的贯通道为例,对上述流程进行了实例验证,经过全寿命周期成本的分析(LCCA)、评估及设计优化,将贯通道的全寿命周期成本降低到了相对可控范围内,证明了分析流程和方法切实可行。研究成果对轨道车辆企业进行全寿命周期成本量化分析具有一定的参考价值。