柔性车体与构架对车辆振动响应的影响分析

文中为在车辆多体动力学仿真中将车体和构架考虑成柔性体,使用有限元子结构分析,对车体和构架有限元模型进行缩减。通过刚柔耦合多体动力学仿真,获得车辆线路实际测点处振动加速度响应,并与实测数据进行对比,研究柔性车体与构架对车辆振动响应的影响。研究结果表明:相对于多刚体动力学模型,将车体和构架柔性化处理后进行仿真,车辆在更多频率处的振动响应会增大,计算得到的测点振动加速度均方根值也更大,与实测数据更接近,证明了在进行车辆系统动力学分析时将车体和构架考虑为柔性体的必要性。

泥石流堆积体物性参数测试及冲击荷载相似模拟试验研究

泥石流是一种常见的自然灾害,其突发的特性和强大的冲击力对工程建设和人类生活构成巨大威胁。该研究主要针对泥石流堆积物材料参数及其冲击力特性进行深入探讨,对泥石流堆积物进行系列的冲击荷载试验。通过控制泥石流堆积物的物理参数,如颗粒级配、密度和含水量,探究这些参数对冲击荷载的影响。结果表明,泥石流堆积物的冲击荷载大小与其物理参数有密切关系。研究结果不仅为理解泥石流堆积物冲击荷载提供新的视角和方法,也为工程实践中的泥石流灾害防治提供有价值的参考。

断续时效工艺对7N01铝合金组织性能的影响

采用透射电子显微镜,维氏硬度计和电子万能试验机研究了断续时效工艺对7N01铝合金的时效硬化行为、力学性能和显微组织的影响。研究结果表明:T5I4态合金晶内析出相平均粒径及体积分数均远小于T5及T73态合金的,其晶界析出相为连续分布的细密点状相,且无明显无沉淀析出带,最终使合金获得较好的室温拉伸性能。当合金在T5I4断续时效基础上再进行第三级高温再时效,到达峰时效(T5I6态)后,其室温拉伸性能再次提升。当在T5I6断续时效的基础上继续时效达到过时效(T5I7态)后,合金的强度与T5I6态相比有所降低,但依然高于T5I4态及T5、T73态样品的。

多次补焊对铝合金型材焊接接头力学性能的影响

针对中空铝合金挤压型材6005A薄壁对接接头在焊态下和分别进行1~3次焊接修补后的拉伸、弯曲、硬度和疲劳性能进行了测试实验和对比分析。结果表明,与焊态下相比,焊缝金属经过1~3次补焊后,焊接接头的抗拉强度和弯曲性能均符合标准规定的要求,接头延伸率变化不大但都低于母材延伸率。在焊态下和分别经过1次、2次补焊后,接头在寿命107周次条件下的疲劳极限也符合规范要求,但经3次补焊后的接头的疲劳极限未能达到要求值。硬度和拉伸实验均表明,在焊接接头的热影响区存在过时效软化区,且软化区为整个焊接接头最为薄弱的环节。

一种新型空调平台结构简介

针对传统城轨车辆车顶空调平台骨架蒙皮结构焊接量大、表面平整度不易控制的问题,研制了一种新型空调平台结构。通过改进空调与车体间的接口结构,取消了空调平台的蒙皮板,简化了骨架结构。计算及试验结果表明,此结构完全满足城轨车辆的要求。

考虑裂纹闭合效应的疲劳裂纹扩展有限元分析

由材料塑性诱发的裂纹闭合效应对疲劳裂纹扩展的影响显著。针对紧凑拉伸试样,通过构建其有限元模型,同时考虑塑性诱发的裂纹闭合效应,采用恒幅循环加载方式,对试样裂纹扩展区域内节点位移和反力进行计算与处理,获得了裂纹张开载荷,并讨论了网格尺寸、节点释放时刻、监测点位置等对裂纹张开载荷的影响;对于稳定的裂纹张开载荷,探讨了基于节点反力的线性插值计算方法,可获得更加精确的数值,研究成果对疲劳裂纹扩展分析和寿命预测具有参考价值。

超声振动辅助铝/钢激光–MIG熔钎焊外观成形、组织以及拉伸性能研究

目的利用超声振动改善铝/钢对接接头界面的微观结构,降低气孔缺陷并提高接头力学性能。方法通过超声振动辅助激光–MIG焊接方法实现铝/钢异种金属连接,采用光学显微镜观察焊缝形貌,采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察焊缝和界面微观结构,利用拉伸试验机测试接头的拉伸强度。结果超声振动的施加提高了熔融金属的润湿铺展性能,减少了焊缝中的气孔缺陷,并降低了界面层金属间化合物的厚度。带有余高和去除余高的接头拉伸强度由未加超声的175 MPa和154 MPa分别提高到189 MPa和172 MPa。结论利用超声振动的声流、空化效应有效改善了熔融金属的润湿铺展性能和界面微观结构,并在一定程度上消除了气孔缺陷,进而提高了接头的力学性能。

304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊电弧特性及焊缝成形分析

针对SUS304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接过程激光与脉冲MAG电弧的过程参数匹配及优化控制问题,系统研究了过程参数对电弧特性及焊缝成形尺寸的影响,获得了复合焊接过程的电弧特性及成形控制策略.结果表明,激光的介入会使复合焊接过程稳定性加强,当脉冲MAG电弧处在电流基值时,较大的激光功率会吸引MAG电弧而造成基值电压的波动,并且大功率激光会对脉冲MAG电弧具备一定的压缩作用,但在峰值阶段影响幅度较小.焊缝形貌的几何尺寸与过程参数的耦合效应有着直接的关系,过程参数的匹配优化能够有效控制焊缝成形尺寸.

7系铝合金8种元素分析质量控制图的建立与应用

探讨电感耦合等离子体-发射光谱法测定7系铝合金中铬、铜、铁、镁、锰、钛、锌、硅等8项元素的测量过程质量控制图的建立与应用。采用规范的统计学方法对系列测量结果进行正态性与独立性检验、偏倚检验与精密度检验,建立7175铝合金质量控制样品中上述8个元素的测试过程单值控制图和移动极差控制图。通过叠加指数加权移动平均值,提高较小漂移的检出灵敏度,完整、系统地监控了测量系统的质量运行情况。控制图中没有失控点或失控趋势,实验室的测量系统处于过程、偏倚和精密度受控状态。基于Top-down技术和控制图法,评定测量不确定度,7175控制样品的测量结果可表示为:w(Cr)=0.193%±0.009%,w(Cu)=1.212%±0.041%,w(Fe)=0.135%±0.008%,w(Mg)=2.202%±0.064%,w(Mn)=0.033%±0.002%,w(Ti)=0.024%±0.002%,w(Zn)=5.339%±0.145%,w(Si)=0.080%±0.005%,k=2。上述系列控制图适用于实验室基于电感耦合等离子体-发射光谱法测定7系铝合金中铬、铜、铁、镁、锰、钛、锌、硅等8项元素的分析测量系统的持续监控和评价。该工作为冶金分析、物理测试、环境监测等测量系统的过程质量控制图的建立与应用提供具体的参考示例。

轨道车辆用不锈钢等离子-MAG复合焊接头疲劳试验

在选用ER308LSi焊丝和φ(Ar)98%+φ(CO_2)2%保护气体的条件下,分别采用等离子-MAG复合焊接方法和普通MAG焊接方法焊接轨道车辆用中等厚度SUS301L-MT不锈钢板,并对等离子-MAG复合焊和MAG焊的对接接头和十字接头进行脉动拉伸疲劳试验和疲劳强度估算。结果表明:等离子-MAG复合焊对接接头和十字接头在循环寿命为2×10~6条件下的中值疲劳强度分别为279 MPa和160 MPa;与普通MAG焊相比,等离子-MAG复合焊接头的疲劳强度均有所提高,其中对接接头疲劳强度的增幅高于十字接头。

大型结构部件多损伤点疲劳试验载荷等效方法研究

大型结构部件通常包含多个可能发生疲劳失效的高应力点,是典型的多点损伤结构。由于材料及结构性能具有分散性,大型结构件相当于一个串联系统,其疲劳寿命(随机变量)是由各高应力部位的寿命(随机变量)共同决定的。由于试验设施限制及加速试验的要求,试验状态下的结构部件往往无法做到与真实服役部件的加载方式及全局应力分布完全一致。在设计大型结构件疲劳试验方案时,需要全面考虑应力较高的多个部位,以保证疲劳试验结果能够客观、真实地再现服役状态下的疲劳寿命。研究基于"大型结构部件寿命概率分布-高应力点数量及寿命概率分布关系"的大型结构部件疲劳试验载荷等效变换方法,研究平均应力修正方法在疲劳试验方案设计中的应用及相关问题,阐释了将大型结构件服役中承受的对称循环载荷转换为试验时易于加载的脉动循环载荷的寿命等效原理、方法及具体计算公式。这些结果表明:通过这样的载荷转换,可以实现寿命概率分布基本等效的同时,显著提高电液伺服系统的试验加载频率(从2 Hz提高到4 Hz),缩短试验时间。

微观组织特征对服役6N01-T6铝合金材料力学性能的影响

为了掌握车体结构材料长期服役后性能的变化规律以及综合评估服役车体的可靠性,本研究对两种服役不同里程的6N01-T6铝合金车体侧墙型材(型材A和型材B)进行取样,测试了拉伸性能和疲劳性能,并结合微观组织表征结果,分析讨论了微观组织特征对长期服役铝合金侧墙型材力学性能的影响。结果表明,型材A横断面微观组织为均匀粗大等轴状晶,针状析出相粒子长度约为60 nm;型材B横断面的表层为粗大等轴晶,心部为细长纤维状晶,针状析出相粒子长度约为35 nm。型材A拉伸试样的平均屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为254 MPa、277 MPa和7.8%;型材B拉伸试样的平均屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为247 MPa、282 MPa和11.2%。在可靠度为97.5%、置信度为95%的条件下,型材A和型材B的疲劳极限分别为81.6 MPa和101.7 MPa,微观组织特征差异是导致长期服役后两种型材延伸率和疲劳性能存在明显差异的主要原因。

三角高程测量在地铁隧道拱顶监测中的应用

文中通过某石化公司油气管道迁改项目工程实例,简述了利用三角高程测量进行隧道拱顶监测的方法;分析了监测过程中的主要误差来源;针对性提出了削弱误差和提高精度的措施和手段,可为类似隧道监测项目提供参考。

头部参数对高速列车明线交会气动性能的影响

采用三维、可压N-S方程、k-?双方程湍流模型和滑移网格技术,对不同的流线型长度、头部型线列车明线交会压力波及气动力的关系进行计算分析。研究结果表明:交会压力波头波幅值数值计算结果与实车试验结果较吻合,两者相对误差为4.9%;当列车流线型长度从8 m增大至12 m时,交会压力波、侧向力、侧滚力矩幅值分别减小27.0%,39.2%和36.2%;头部主型线中,水平剖面型线对交会气动性能的影响最大,当水平剖面型线斜率由0.076增大到0.184时,交会压力波、侧向力、侧滚力矩幅值分别增大12.1%,7.3%和8.5%;纵剖面型线对列车交会气动性能的影响较小,当斜率从0.505增大到0.713时,交会压力波、侧向力和侧滚力矩幅值分别增大1.90%,0.65%和0.89%;当横截面型线斜率从0.194增大到0.235时,交会压力波、侧向力和侧滚力矩幅值分别增大4.1%,3.1%和4.0%。

6000系铝合金中的含Mn相

6000系铝合金主要含镁和硅以及少量锰,锰在该系列合金中的作用是强化合金,使再结晶温度提高20～100 K等。铸态6000合金中的含锰相为β-AlFeSi;6061合金中的析出相为α-Al(MnFe)Si,经560℃均匀化处理2 h后,该合金的析出相为Al_(167.8)Fe_(44.9)Si_(23.9);6005合金中的含锰相晶体为简单立方结构。

轨道车辆用SUS301L-MT不锈钢等离子-MAG复合焊接头的力学性能研究

分别采用等离子-MAG复合焊方法和普通MAG焊方法,均选用ER308LSi焊丝,对轨道车辆用SUS301L-MT不锈钢板进行了焊接试验,并对这两种接头进行了拉伸、弯曲和疲劳试验。结果表明：与普通MAG焊方法相比,等离子-MAG复合焊接头的屈服强度有所提高,而抗拉强度和伸长率略有降低,所有拉伸试样均破断在强度较低的焊缝区。经正弯与背弯试验,这两种焊接接头均无裂纹出现;等离子-MAG复合焊接头在指定寿命N_f=2×10~6周次时疲劳强度为317.2 MPa,相对于普通MAG焊接头的疲劳强度（268.9 MPa）,其疲劳强度提高近18%。

铺层结构对复合材料层压板隔声性能的影响研究

为设计出隔声性能优异的轨道交通等运输工具用复合材料,本文采用热压罐工艺制备复合材料夹芯结构层压板,通过对铺层结构、厚度以及阻尼层进行设计有效调控复合结构隔声性能。结果表明:厚度和密度的增加可以有效提高复合材料的隔声性能;阻尼层的使用使得复合结构内部界面处阻抗匹配失调;声波在界面处极易发生反射,声能消耗增多有效提高了复合材料的隔声性能;利用结构优化设计可以在降低复合材料质量的情况下,提高隔声性能,最终满足复合层合结构材料在高端运输领域的隔声需求。

高速列车挡风玻璃雨水积聚与流动特性的数值模拟（英文）

本文建立了欧拉-拉格朗日粒子/流体膜/VOF耦合多相流模型。在此基础上,通过数值模拟的方法研究了两种类型挡风玻璃的雨水聚集和流动特性。结果表明,挡风玻璃表面形成了一层不均匀的水膜,凹面挡风玻璃表面存在雨水聚集现象,凸面挡风玻璃表面没有雨水聚集现象。当列车低速运行时,凹形挡风玻璃的平均液膜厚度大于凸形挡风玻璃。然而,在列车高速行驶的情况下,两者之间的差异较小。此外,存在使挡风玻璃流体膜流动方向发生改变的临界车速。当列车速度小于临界车速时,挡风玻璃下部流体膜和列车机头向下流动,超过临界车速时,整个挡风玻璃和列车机头上方流体膜向上流动。

一井定向三丝法在地铁联系测量中的应用

一井定向作为地铁施工中联系测量的常用手段,已得到了广泛应用。地铁平面联系测量中一井定向常采用悬挂2根钢丝组成联系三角形的方式进行,但测量精度较低。大量工程实践证明,悬挂3根钢丝组成双联系三角形的方式进行测量具有更高的精度。文章结合济南地铁2号线任家庄站联系测量实例,详述在现场条件不好的情况下,采用三丝法进行平面联系测量的作业过程及计算方法。

基于地铁乘员站立姿态头部碰撞损伤仿真分析研究

地铁是城市公共交通重要部分,碰撞事故一旦发生,将会造成巨大伤亡。本文建立车厢−乘员−扶手耦合三维多刚体动力学模型与头−地板耦合三维有限元模型,基于生物力学指标,研究3种基本工况下不同站姿地铁乘员头部损伤,旨在探究乘员姿态对头部损伤影响规律。结果表明:1)头部损伤生物力学指标最大值均基本集中在脑干处与颅脑顶端,可以判断发生脑损伤;2)地铁站立乘员抬头角度、面向方向对头部损伤影响较大,脚部竖跨角度对头部损伤结果有一定影响,而脚步横跨角度对头部损伤结果影响不大;3)地铁站立乘员保持头部弯曲角度45°、面向地铁行驶方向、脚步竖跨角度0°姿态,将在地铁碰撞事故中面临更严重脑损伤风险。