柔性轮轨下轮轨波磨综合作用的振动特性研究

运用ANSYS联合SIMPACK建立基于柔性轮轨下的某型高速动车组的车辆-轨道耦合振动模型,选取典型的车轮谐波磨耗(20阶,幅值0.01～0.03mm)及钢轨波磨(波长120～150mm,幅值0.01～0.04mm)进行综合分析,对比分析4种模型在不同磨耗下的振动特性。结果表明:模态共振导致柔性体振动幅值大于刚性体振动幅值,而远离模态共振时,柔性体产生的振动幅值小于刚性体振动幅值;考虑轮轨柔性状态时,轮轨非均匀磨耗综合作用产生的轮轨力大于单独考虑轮对或钢轨磨耗时产生的轮轨力;轮轨非均匀磨耗综合作用下产生的轮轨力、轮轨振动加速度随幅值增大而增大,与速度、钢轨波磨波长呈非线性关系;轮轨非均匀磨耗综合作用下,轮对振动加速度及轮轨垂向力呈周期性包络现象。

基于改进型shapelets算法的动车组轴箱轴承故障诊断方法研究

现存的两种分别基于信号处理技术和大数据处理技术的滚动轴承故障诊断方法,存在着过度依赖信号处理、模型复杂、可解释性弱等特点。针对传统故障诊断技术的不足,本文将基于shapelets学习算法的时间序列分类方法引入故障诊断领域,通过动车组轮对台架滚振实验建立了动车组轴箱轴承故障的非平衡数据集,并基于Dropout思想对诊断模型进行了改进。实验结果表明,该方法在保证故障诊断精确度的同时,保留了shapelets作为"最具代表性的时间序列子序列"的强可解释性。同时,基于Dropout的模型改进提升了模型的泛化性能,在轴承故障数据的训练集和测试集上都取得了100%的诊断精度,证明了基于shapelets的改进学习算法是一种可行的应用于动车组轴箱轴承故障诊断的方法。

车轮多边形对车辆振动及轮轨力的影响

针对国内车轮多边形现象日益突出,应用ANSYS和SIMPACK软件建立考虑轮对柔性的车辆刚柔耦合系统动力学模型,研究车轮多边形对车辆振动及轮轨力的影响并提出不同阶次的车轮多边形限值.研究表明:轮轨垂向力波动随车轮多边形幅值的增大而增大,但不随多边形阶次的增加而线性增大;轮对弯曲振动频率会与轮对的侧滚与转臂的点头频率相耦合,如果由车轮多边形产生的振动频率在该频率范围内,将会产生共振;根据轮轨力上限值170kN提出300km/h速度下1~20阶车轮多边形波深限值,特别是11阶车轮多边形的波深不宜超过0.07mm.

动车组车轮多边形磨耗发展历程模拟及车轮粗糙度的影响

将车辆/轨道耦合动力学模型与Archard磨耗模型相结合,建立长期磨损迭代模型,用以模拟动车组运行时车轮多边形的整个发展历程。模拟动车组以速度为250、300 km/h运行时车轮多边形的发展历程,结果与实际情况吻合,验证了模型的正确性。使用频率计算公式得出车轮多边形激励频率约为580 Hz,说明在轮对与钢轨之间存在一个固定的振动频率,这个振动频率促进了车轮多边形的产生和发展。对比分析车轮粗糙度对车轮多边形的影响,结果表明,提高镟修质量可以减缓多边形的增长速度。

铸钢轮材料在700℃～20℃热循环下断裂机制分析

研究铸钢车轮材料在700℃～20℃热循环温度幅下热疲劳破坏规律。实验结果发现，试样表面出现大量的氧化腐蚀坑，表面主裂纹优先通过这些腐蚀坑扩展。试样表面的氧化腐蚀及氧化皮剥落均比次表层严重，表面的开裂也加速了次表层裂纹的形核和扩展。断口上的二次裂纹以沿晶为主，穿晶为辅，说明蠕变损伤导致晶界弱化。断口处腐蚀坑和夹杂物的开裂对试样热疲劳损伤有重要的促进作用，同时，断口上和表面的破坏互相促进，加深了试样的损伤程度。

服役转臂节点刚度对运营车辆动力学影响研究

运用SIMPACK软件建立CRH3型高速动车组模型,结合试验获得服役120万km转臂节点刚度变化范围,在考虑2种抗蛇行减振器、3种磨耗踏面与3种钢轨廓形匹配的实际运营工况下,仿真分析服役转臂节点刚度变化对车辆动力学性能的影响。结果表明:120万km服役转臂节点纵向刚度分布范围为90~150 MN/m,主要变化率在-10%~0%之间。在服役转臂节点刚度变化范围内,增大转臂节点纵向刚度可以降低车辆非线性临界速度及运行平稳性,并增大轮轨磨耗,其影响程度与轮轨匹配关系以及抗蛇行减振器种类关系紧密。为保证车辆运行稳定性及平稳性,建议避免使用60N(min-wear)钢轨,适当减小转臂节点刚度以及使用T60抗蛇行减振器。

镍基热喷涂层对列车车轮铸钢抗制动热疲劳损伤作用机制探讨

这里主要研究了镍基热喷涂层对车轮铸钢材料抗热疲劳的作用机制，分别对有涂层试样和未涂层试样进行了450～20℃温度幅下热疲劳试验．研究发现，镍基涂层试样在涂层表面出现一些腐蚀坑和微裂纹，但具有层状结构的韧性镍基涂层未出现剥落现象，涂层层状结构阻碍了涂层裂纹向基体的传播，镍基涂层很好地避免了基体材料的热疲劳损伤．而在同等条件下，未涂层试样不论是表面还是断口处都已经遭受到了较为严重的破坏。

金属材料热疲劳寿命的定量研究方法

基于低周疲劳研究，从应变范围、温度幅等与材料热疲劳寿命之间关系的角度出发，对各种热疲劳寿命的定量研究方法进行了综合分析，提出应大力开展金属材料热疲劳寿命的定量研究。

铁道货车车轮CL60钢在450℃时的低循环疲劳行为

铁道货车车轮产生损伤失效的主要原因是承受了复杂的热载荷和机械载荷的联合作用,而高温低循环疲劳是车轮踏面区域产生损伤的重要机理之一.针对铁道货车车轮CL60钢进行了450℃时的高温低循环疲劳实验.研究发现:在整个循环过程中,应力-应变关系曲线的变化趋势基本一致;随着循环周次的进行,拉压应力峰值呈现出连续的降低态势,压应力峰值减幅略大于拉应力峰值减幅,表现了低循环疲劳的典型特性;试样断口上出现了较为严重的氧化现象,断口裂纹扩展以穿晶为主.

840D货车车轮CL60钢在300℃下的低周疲劳特性

以货车车轮CL60钢为研究对象,进行了300℃下的高温低周疲劳实验.研究发现:在循环初期,试样承受的拉压应力幅基本对称;循环末期,拉应力急剧降低,试样产生了失稳断裂;终了时的循环应力-应变曲线反映出了典型的瞬断特征.因此,有必要从断口处进一步研究其微观断裂机理.

数控铣床加工低碳钢零件的进给速度优化

论述了数控铣床加工低碳钢零件时进给速度的优化问题.在基于加工效率(可等效转化为加工工时)和加工成本目标函数的基础上,对这两个目标函数运用多目标函数理论进行综合,得到了多目标综合函数.通过计算,并综合表面粗糙度,进而得到进给速度的优化范围,并对不同转速下的进给速度给出了相应的优化参数,目的更接近生产实际,使技术人员不仅了解影响生产效率和成本的因素,也可在实际生产的应用中更加快捷和方便.

车轮铸钢材料热循环表面氧化特征分析

研究了车轮铸钢在不同温度幅下热疲劳损伤表面及次表层行为．研究发现，表面氧化及剥落现象和氧化物的开裂随循环上限温度的增高而愈加严重；次表层损伤以裂纹为主，附带一些蚀坑．其损伤机理是由于氧化脱碳使铁素体区形成腐蚀坑，腐蚀坑的连接形成微裂纹，热疲劳主裂纹优先通过铁素体区氧化腐蚀坑而向前扩展．

铸钢车轮材料热喷涂层热疲劳试验断口特征分析

分析了某铸钢车轮试样热喷涂层热疲劳试验断口特征。在铸钢车轮材料表面分别热喷涂铁基和镍基两种合金涂层,进行450℃-20℃下热疲劳试验,对断口形貌进行观察。研究发现,铁基与镍基涂层的抗氧化能力优于铸钢车轮材料,表面氧化腐蚀是涂层试样热疲劳损伤的一种主要形式。在热循环过程中涂层本身出现一些开裂,但韧性涂层并未剥落,涂层层状结构阻碍了裂纹向基体的传播,涂层保护了基体。相比之下,镍基涂层效果更好。

450℃～20℃循环温度幅下车轮铸钢热疲劳破坏行为探讨

研究了一种铸钢车轮材料在450℃～20℃热循环下破坏行为．试样在经受热疲劳实验之后，利用光学显微镜和扫描电镜分别对试样表层、次表层和断口进行观察，综合得到试样的热疲劳破坏机理．研究发现，试样表面未出现明显的破坏，仅有一些腐蚀坑和微裂纹；次表层上主要分布着少量细小的氧化腐蚀坑，次表层和表层的失效非常吻合．试样断口上发现了一些二次裂纹和典型的局部脆性断裂特征，这表明尽管试样表面破坏尚不明显，但试样内部已经出现了开裂现象．实验还发现试样内部的一些夹杂物成为一种重要的热疲劳裂纹源，断口二次裂纹优先沿着试样内部的一些缺陷扩展．

车轮型面圆弧参数及其对轮轨接触和车辆动力学影响研究

在调研国内外高速铁路车轮型面的基础上,采用4段圆弧描述车辆正常运行时车轮与钢轨接触的主要区段,提出表示这些区段的6个圆弧参数,包括4段圆弧的半径(R5,R6,R7,R8)以及中间2段圆弧的圆心横坐标(xR6,xR7)。以CRH380B型高速动车组为例,采用单因素分析方法进行车轮型面圆弧参数对轮轨接触和车辆动力学性能的影响分析。结果表明:R5和R8对轮轨接触和车辆动力学性能的影响很小,R6和xR6对车辆曲线通过性能影响较大,R7和xR7对轮轨接触和车辆直线运行性能影响较大;在进行车轮型面优化设计时,应根据现有的车轮型面参数将R5和R8取为固定值,仅将R6,xR6,R7和xR7作为关键圆弧参数;当其他圆弧参数取默认值时,R7大于475 mm或xR7小于19 mm时名义等效锥度小于0.08,容易产生低锥度晃车,导致临界速度小于200 km·h^-1;为改善目前存在的低锥度晃车问题,应将R7和xR7作为重点优化设计参数。

数控雕铣加工铝合金材料进给速度的优化与实验验证

针对数控雕铣机床加工铝合金件的特点,运用多目标优化理论,建立了加工成本与加工效率的数学模型.经过计算,得到了一系列的进给速度的优化解.经过实验加工和验证,最终得到了在该条件下较为理想的进给速度取值范围（Vf∈2400~2560 mm/min）.研究表明,以该进给速度范围进行加工铝合金材料时,能够以相对较低的加工成本和较高的效率得到良好的表面质量.

高校工程训练内容体系改革初探

工科院校现有工程训练内容体系存在着受益面较窄、内容单薄等问题,必须进行改革。本文构建了新的工程训练内容体系框架,包括工程认识训练、工程基础训练、综合制造训练及创新。在新的内容体系框架之下开展工程训练,可以更好地培养学生的大工程意识观,极大地提高学生的动手实践和创新能力。前期运行实践表明,新构建的工程训练内容体系方案合理,效果良好。

车轮铸钢铁基合金涂层改善热疲劳损伤的强化机制

用扫描电镜分析研究了铁基合金涂层对车轮铸钢材料抗热疲劳损伤机制的影响。结果表明,铁基涂层试样表面出现一些腐蚀坑和微裂纹,但并未出现剥落现象,涂层有效地阻碍了微裂纹向基体的传播,较好地避免了基体材料的热疲劳损伤。而在同等条件下未涂层试样不论是表面还是断口处都已遭受了较为严重的破坏。

车轮制动热疲劳损伤研究综述

热疲劳损伤是车轮的一种主要失效形式。文章对其损伤机理和影响因素进行了具体分析。

铸钢车轮材料在600℃~20℃循环温度幅下热疲劳断裂行为探讨

研究了铸钢车轮材料在循环温度幅600-20℃下的热疲劳断裂行为。研究发现，试样表面氧化较为严重，表面开裂加速了次表层裂纹的形核扩展。断口裂纹以沿晶为主，并有少量穿晶裂纹，表明高温蠕变对热疲劳试验过程有着相当的作用。同时，断口的破坏和表面的破坏起到了相互促进的作用。