电力机车底架前端结构耐撞性拓扑优化研究

为提高电力机车碰撞安全性,文章以某型电力机车车体为研究对象,对底架前端部位开展耐撞性动态拓扑优化研究。首先,建立电力机车有限元模型,通过基于混合元胞自动机法的动态拓扑优化分析得到底架能量流动的主要路径;然后,结合电力机车车体结构特点,对底架前端结构进行优化设计与铝蜂窝吸能材料填充;最后,将优化前后的有限元模型进行碰撞仿真计算对比。研究结果表明:优化后的车体碰撞峰值加速度为402.56 m/s^(2),较优化前的车体碰撞峰值加速度663.04 m/s^(2)降低了39.29%,优化后碰撞峰值界面力比优化前降低35.71%,验证了机车耐撞性结构拓扑优化设计的合理性与有效性,提升了该型机车的耐撞性能。

铝合金车体结构自动参数化建模及刚度分析

基于铝合金车体断面CAD图纸,提出了快速、全自动提取车体断面中线和厚度的方法,并实现了断面中线分组、网格划分、厚度、材料属性的自动生成和赋值。在此基础上,基于MATLAB软件自主开发了铝合金车体结构建模和刚度分析专用软件。专用软件可利用车体梁柱截面的CAD图纸,自动建立车体的门、窗、牵引梁、枕梁、缓冲梁、门立柱、端墙结构的有限元模型,并实现与车体断面有限元网格的自动完全匹配。同时,自动施加约束和载荷并形成分析工况,从而建立整车结构的参数化有限元模型,实现车体结构刚度的快速有限元分析。通过与人工创建的车体结构有限元模型刚度对比,验证了基于上述方法自动建立参数化铝合金车体结构有限元模型的正确性。

面向轨道车辆车体表面质量的检修工艺技术

[目的]针对人工对轨道车辆车体表面进行打磨作业后,油漆缺陷部位需进行找补时,因车辆运用环境不确定性及车体表面油漆失效程度不同,导致表面检修作业过程难以管控,且工艺不稳定等问题,需研究面向轨道车辆车体表面质量的检修工艺技术。[方法]建立轨道车辆车体打磨机器人工艺系统,采用视觉传感器依据车体表面打磨路径获取表面油漆黄斑、划痕、脱落等缺陷并进行图像处理;变换为油漆缺陷区域中心坐标,运用“九点法”对机器人进行手眼标定并求出变换矩阵;将图像采集的中心坐标转化为机器人工作空间坐标,以路经最短原则运用改进自适应遗传算法对机器人坐标进行路径优化;形成机器人车体表面缺陷打磨最优路径。[结果及结论]该系统能够根据获取图像自动提取缺陷区域中心坐标,并转化为机器人工件坐标系内的末端移动坐标,通过改进自适应遗传算法优化机器人缺陷打磨路径,改善人工作业效率的同时提升车体表面质量检修工艺稳定性。

铝合金车体加工部件加工特征识别方法研究

为提高铝合金车体加工部件加工效率,减少加工工艺准备时间,提高车体加工部件加工特征识别准确率,研究铝合金车体加工部件加工特征识别方法。以车体加工部件为研究对象,通过分析其加工特征与结构特点,采用基于图像的特征识别方法和基于特征提取面与特征边界环的分步特征搜索方法,分别提取车体加工部件加工特征,构建属性邻接图和特征面集。针对车体加工部件相交特征的特点,提出非加工实体面的概念,设计相应的相交特征识别与处理准则,为后续车体加工部件加工的自动化编程提供理论支撑。

承载大质量振动设备的车体有限元模态及谐响应分析

车体承载的大质量振动设备对车体结构具有较大影响,因此需要进行重点考虑。文章以某双源机车为例,对设计承载大质量振动设备的车体结构进行了有限元模态及谐响应分析,得到了车体结构振动模态及载荷激励下不同部位在各个方向上的频率响应曲线,结果显示车体结构能有效避免与大质量振动设备产生共振。

高速列车车体隔热性能分析与优化

以某高速列车为例,通过对车体四种典型截面拉伸体进行有限元仿真得到整车的传热系数为0.948 W/(m^(2)·K),与同类型车体的实验值相比误差仅为8.8%。在对车体典型的平壁结构和冷桥结构分析中发现铝型材空腔的空气没有对隔热起到显著的作用,原因是型材内部腹板处存在热短路。通过减少腹板数量和将腹板更换为CFRP材料优化承载结构隔热性能后再进行仿真分析,结果表明:减少一对腹板对热阻没有较大影响,而将其更换为CFRP材料后平壁结构的传热系数降低了52%,冷桥结构的传热系数降低了63%。

新型双司机室外走廊工程车车体结构设计

基于现有的蓄电池工程车车体结构存在的不足,文章提出了一种新型双司机室外走廊工程车车体,主要介绍了其整体承载结构和防碰撞结构设计方案、细节优化方案,并利用HyperMesh软件创建仿真模型,验证了车体的强度,模拟了列车碰撞变形及吸能场景。仿真结果表明,新型双司机室外走廊工程车车体结构的静强度、疲劳强度、刚度和耐撞性等均满足设计要求。

机车抱轴箱随机应力谱下的疲劳寿命预估研究

针对机车铸钢抱轴箱在运行中产生疲劳裂纹的现象,笔者对机务段检修和返厂检修的抱轴箱进行了调研,认为裂纹长度服从正态分布。对抱轴箱及其改进结构进行了有限元分析,其应力最大部位与发生裂纹部位一致。通过动应力实测获取抱轴箱危险部位的应力谱,用局部应力-应变法结合断裂力学方法估算了抱轴箱的疲劳总寿命,并与名义应力法计算结果进行了比较。结果表明,2种方法所得的疲劳总寿命基本是一致的,用局部应力-应变法计算机车抱轴箱裂纹萌生寿命是一种合理的方法,而大的铸造缺陷是抱轴箱产生裂纹的最主要原因。最后采用统计方法得到了裂纹扩展破坏的累积失效概率函数。

基于冲击激励的支架结构参数研究

针对某铁路动车设备舱支架经常出现断裂的现象,对支架的结构特性进行了研究,以脉冲信号对结构进行激励,结合模态识别理论,估计支架响应的频响函数.通过相干函数,验证试验结果的有效性,结合识别设备舱支架结构横向、纵向、垂向模态共振频率,比较不同结构支架的振动特性.改进后的设备舱支架2的横向、纵向、垂向固有频率均得到提升,且不易于车体弹性模态耦合,能有效避免断裂.

高速磁浮列车车体国产化

分析了由德国进口的上海磁浮列车车体结构静力学性能,结合中国铝合金挤压型材的生产工艺水平,提出了大型整体铝合金挤压型材拼装的磁浮列车车体设计方案。根据磁浮列车空气动力性能研究结果,参照轮轨系统列车车体结构设计规范,分析了作用于高速磁浮列车车体结构上的八种载荷组合工况。对两种车体结构静力分析结果的比较表明车体应力与振动频率均满足规范要求,车体实现国产化是可行的。

160km/h电力机车车体轻量化研究

以某型160 km/h电力机车车体为轻量化目标,建立整车车体有限元模型,对车体结构进行静强度校核,以此为基础,以车体总重量最小化为目标,以车体结构板厚参数为设计变量,在保证车体结构强度与刚度满足要求的情况下优化设计变量。通过灵敏度分析,更新设计变量,对车体结构轻量化进行深入的优化。通过仿真优化设计,车体总重减轻7.44%,满足设计目标要求。

基于名义应力法的动车组车体净水箱吊装部件疲劳强度分析

针对高速运行动车组车体悬挂设备振动疲劳损伤问题,以某型动车组车顶净水箱吊装结构为研究对象,采用名义应力法对吊装结构的焊缝部位进行疲劳强度评估.根据EN 12663标准确定净水箱的工作载荷工况,采用有限元法计算了各工况下结构的振动响应,并基于BS标准计算了焊缝疲劳评估点的寿命.假定各载荷工况出现频率相同的情况下,构造了工作载荷历程,采用Fe-safe软件对焊缝的疲劳寿命进行了仿真分析.两种方法分析结果均表明:焊缝1与焊缝2寿命最低,是结构最易发生疲劳破坏的位置;焊缝位于筋板表面的焊趾寿命低于位于主支撑板表面的焊趾寿命.

地铁铝合金车体静强度计算及模态分析

应用有限元分析软件ANSYS建立某地铁铝合金车体结构的有限元模型,并根据国内外的地铁车辆技术标准和地铁车辆的实际运行状态确定载荷工况,计算车体在整备(AW0)和超常状态(AW3)下的静强度和振动模态。研究结果表明,该铝合金车体的强度满足要求。

变刚度弹簧组系统优化设计

根据变刚度弹簧减振装置的运用特点,对其性能进行了分析研究,确定了变刚度弹簧组的性能参数及其与弹簧组中各弹簧性能参数之间的关系。从系统论的观点出发,将变刚度弹簧组中的各弹簧作为一个整体进行研究,以变刚度弹簧组中各弹簧的簧丝直径、弹簧中径及有效圈数为设计变量,以弹簧总质量最轻为目标函数,建立了满足静强度条件、疲劳强度条件、稳定性条件和安装条件,并能反映变刚度弹簧减振装置参数的变刚度弹簧组优化设计模型。采用有限元分析软件ANSYS中自带的优化设计模块中的一阶优化方法编制了APDL语言优化设计程序。以某铁路货车车辆变刚度弹簧组为例,进行了优化设计计算。实例分析表明,本文所提出的设计方法比传统设计方法简单易行、结果合理。

朔黄铁路2万t列车从控机车车体错位原因分析及处理

为解决朔黄铁路2万t列车在运行过程中产生的从控机车车体错位问题,文章对故障数据进行了统计分析,并综合查找了故障产生的原因,重点分析了影响车钩偏转角的主要因素,并从列车操纵和机车技术管理等方面提出了相应的解决措施,以及后续建议整治方案。

车体结构强度仿真分析方法优化研究

为了真实模拟机车车辆车体结构的承载工况,准确评估其安全性,文章阐述了车体结构的实际承载情况及运用需求,结合欧盟铁路互联互通技术规范(TSI)认证经验,从仿真工况的设定、结构的仿真建模方式和安全性评估方法等方面对车体结构强度进行分析,并提出了各相应的优化建议。

激光焊接在电力机车制造中的应用研究

文章通过激光焊接接头试验,得出了激光焊焊缝质量与熔化焊焊缝质量在屈服应力及拉伸应力评价标准具有相似性的结论。通过基于激光焊接车体侧墙的研究,证明了激光焊接车体强度满足EN 12663-1的要求;激光焊接侧墙实物的平面度可达到2 mm/2000 mm,验证了激光焊接在电力机车车体上应用的可行性。

高速动力车车体结构参数的优化

本文在高速动力车车体轻型化结构设计及初步计算分析的基础上，以质量为目标函数，分别以等数（ＶｏｎＭｉｓｅｓ）应力和自振频率为约束条件对车体结构进行了优化设计。本文的工作表明，在保证车体强度和刚度的前提下，通过优化设计可使结构的力流传递更加合理，应力分布更加均匀，同时实现了高速动力车车体的进一步减重。

车身外覆盖件设计中点云重构A级曲面技术

A级曲面重构是车身外覆盖件设计的关键环节,针对传统方法重构复杂自由曲面效率低下、灵活性差、曲面质量不高的状况,提出一种基于NURBS面片的A级曲面重构方法,曲面调整灵活、直观,有效提高了A级曲面重构的效率和质量。

机车车体碰撞吸能装置结构设计与仿真分析

为验证某电力机车车体的耐碰撞性能,建立了机车车体非线性有限元碰撞仿真力学模型,并分别对安装和不安装吸能装置的机车车体结构在15,20,36 km/h速度下的碰撞过程进行仿真分析。结果表明,该机车安装吸能装置后,其耐撞性明显提高,能满足设定的各项要求。安装吸能装置后,该机车车体司机室结构不损伤的临界速度为20 km/h。