三维可变形圆化多面体离散单元法

为真实模拟岩体的变形特性与运动形态,将圆化多面体离散元法与有限单元法结合,提出一种三维可变形圆化多面体离散单元法。该方法既能真实表征块体的不规则特征,又降低了接触判断的难度,同时能准确反映块体的变形特性。在求解切向接触力时,将接触判断对象从接触对简化为单元整体,显著提高了计算效率。为分析块体变形特性,在块体离散单元内部划分有限元网格,将最外层有限元网格作为最小接触单元。采用直接平均法,将接触力转化为等效节点力,并采用非线性有限单元法实现对单元变形特性的精确模拟,克服了圆化多面体无法反映单元变形的缺陷。通过5个算例论证了新方法在捕捉单元变形、运动形态以及其力学特征等方面的准确性和高效性。

破裂过程模拟的可变形圆化多边形离散单元法

为研究工程中岩体内部裂纹的萌生、拓展和贯通机制,模拟其破裂时接触碰撞的全过程,提出可变形圆化多边形离散单元法。该方法将有限单元法与圆化多边形离散单元法进行耦合,采用圆化多边形离散单元法计算非连续岩体间的相互接触作用,连续体内部的应力应变状态则通过有限单元法进行分析。为准确模拟裂纹演化过程,在有限单元间插入节理单元,采用虚拟裂缝模型和具有拉伸截断的摩尔-库仑准则描述节理单元在拉伸、剪切等不同破坏模式下的力学状态。最后模拟巴西圆盘开裂、单切口弯梁开裂及块体冲击破坏试验。研究结果表明:所提出方法能准确模拟岩体从连续体变化为非连续体的破裂过程。

基于车轮非圆化的振动噪声研究

针对某地铁车辆运行振动噪声较大现象,首先测试该车辆车轮不圆度,然后对轴箱和构架测点全程垂向振动加速度进行频谱分析并基于ISO 2631-1:1997对座椅测点进行舒适度指标计算,结果表明:该车辆车轮存在非圆化现象,轮轨激励频率范围为30~70 Hz;频谱分析结果出现测量结果偏离实际值的频谱泄漏现象,镟轮后此现象消失;车辆运行时ISO 2631-1:1997指标值接近限值0.315,镟轮后舒适度指标改善;分析运行时车厢内部噪声,发现镟轮后噪声A计权声压级下降2.4 dB。最后得出结论:车轮非圆化磨耗产生的轮轨激励是该地铁车辆运行时振动噪声较大的原因。

高速车轮非圆化现象及其对轮轨行为的影响

对高速车轮非圆化进行跟踪检测并对非圆化的形态进行机理分析。利用SIMPACK软件建立可以考虑真实车轮非圆化状态的车辆系统动力学模型,并结合实测高速车轮非圆化状态,计算分析几种典型高速车轮非圆化形态对轮轨行为的影响,从轮轨蠕化特性上阐述高速车轮非圆化的发展机理。仿真结果分析表明,车轮径跳相似的不同阶次非圆化形态对高速轮轨力的影响较大。高阶车轮非圆化对轮轨垂向动力学特性影响较大,其轮轨冲击造成的车轮周向材料非均匀硬化是导致这种非圆化形式迅速发展的主要原因。车轮周向局部缺陷通常会引起较大的轮轨冲击载荷与轮对振动加速度,形成较大的轮轨蠕滑力及磨耗功峰值,且在车轮半径较小部位具有较大的磨耗功,将加快非圆化发展。

高速动车组车内异常振动噪声特性与车轮非圆化关系研究

基于两种不同内装结构高速车厢(X车和Y车)的大量现场对比试验,对现役国产高速动车组表现出的X车内异常振动、噪声问题进行详细调查研究。试验中考虑两种车厢同样的运营速度、相近外部气动激扰和相近的轨道激扰条件,同时两种被试验车辆在同列车中相邻编组,同为动车。对该型号多列动车组的两种车厢振动、噪声特性及磨耗轮进行长期跟踪测试,重点关注车内异响特性及车轮非圆化对其的影响,同时得到不同运行里程下车轮非圆化及车内噪声水平发展规律。试验研究表明,高速动车组的X车相比于Y车,存在异常振动及噪声现象,这种异常振动和噪声对高阶车轮非圆化敏感,同时X车异常振动、噪声还与其特殊车内结构布置有关。

车轮非圆化磨耗问题研究进展

高速铁路在我国迅速的发展,显著改善了人民的出行方式和质量,大幅度缩短了出行周期,充分提高了工作效率.我国的高速铁路网已成为"国民经济建设高速发展的大动脉",但运营中的高速列车车轮因连续磨耗和定期的镟修,轮径不断缩小且在缩小的不同阶段发生不同程度的非圆化磨损现象,某些阶段还十分严重.列车车轮非圆化磨耗会使轮轨间作用力显著增大,导致铁路车辆和轨道产生强烈的振动和噪声,影响车辆的运行品质、旅客乘坐舒适度和车辆-轨道系统零部件的使用寿命,严重时将会威胁到行车安全.车轮各类非圆化磨耗类型,主要分为局部非圆化磨耗和全周非圆化磨耗,其中局部非圆化磨耗主要包括扁疤、剥离、脱层、塌陷等局部异常磨耗,全周非圆化磨耗主要为车轮多边形磨耗.近几年,在我国各类型高速动车组列车上均发现车轮多边形磨损,在车轮全寿命周期内的不同轮径情况下,多边形磨损的边数(波长)和发展速度不同,已经越来越受到行业内相关研究人员的重视.文章详细地综述了国内外对铁路车辆车轮非圆化磨耗的研究历史和现状,涉及到相关研究文献75篇,对车轮非圆化磨耗的研究主要分为3个方面:(1)车轮非圆化磨耗对车辆/轨道系统动力学行为、车辆噪声的影响研究,大量研究表明车轮非圆化幅值、波长、车速和轴重等因素对车辆/轨道系统动力学行为和车辆噪声均有显著的影响.(2)列车车轮非圆化磨耗发展规律研究和列车车轮多边形磨耗机理研究.车轮多边形磨耗产生的根源在于转向架系统的高频柔性共振,系统的共振频率、列车速度和车轮的周长在满足一定的条件下,车轮多边形磨耗发展速率较高,轮轨滚动接触界面严重的不平顺激励,将促使多边形磨损萌生和发展.到目前为止,对于车轮多边形磨耗发生和发展的机理,国内外仍众说纷纭,未达成共识,尚待开展进一步的研究工作.(3)列车车轮非圆化磨耗检测技术相关研究.最后,对该领域今后的研究方向进行了展望:发展车辆轨道刚柔耦合动力学模型再现车轮多边形演化过程,多边形形成的机理;通过改变运营方式来抑制多边形发展速率;研究车轮智能踏面修形器来消除或抑制车轮多边形的发展.

高速车轮非圆化磨耗对轴箱端盖异常振动影响初探

国内现有某高速列车在运营一段时间后,轴箱端盖的连接螺栓经常发生松动现象。为寻找轴箱端盖螺栓松动的原因,分别对车轮表面磨耗状态及列车关键部件振动特性进行测试,系统地分析轴箱显著频率振动与车轮非圆化磨耗之间的相关性;根据车轮多边形及关键部件的振动特征,对轴箱端盖和一系减振器进行模态测试,对轮对和构架进行有限元模态分析,并通过观察轴箱振动显著频段内轴箱端盖变形,初步分析了轴箱端盖螺栓易松动的原因。结论如下:轴箱振动能量主要集中在314～372 Hz和514～600 Hz的频率范围内,该频率段分别对应车轮的11～13阶多边形磨耗和18～21阶多边形磨耗产生的激励频率范围。轴箱在314～372 Hz的振动显著频率与减振器在221～436 Hz的固有模态群相互耦合,轮对和构架在514～600 Hz的固有模态群相互耦合,这两种模态耦合关系是导致轴箱端盖异常振动,后期发展为螺栓松动的主要原因。

车轮非圆化对高速列车振动噪声的影响

对运营中的高速列车进行车内振动与噪声现场测试,分析高速列车车内振动和噪声特性,明确车内振动与噪声的水平及频谱特性,同时对车轮表面粗糙度进行同步测试,分析车轮非圆化特征,研究车轮径跳幅值及车轮多边形阶次对高速列车车内振动与噪声的影响。结果表明,车轮第20阶多边形是使车内振动和噪声偏大,并形成580 Hz显著频率的主要原因,相关结果可为高速列车车内振动与噪声控制及指导车轮镟修提供参考。

高速列车车轮非圆化与振动噪声关系跟踪试验研究

选定某型号新运营的高速列车进行长期跟踪试验,研究不同运行时期内,车轮非圆化与振动噪声的发展变化规律及两者间的相互影响关系。研究发现:现有的车轮镟修加工手段,不能完全消除车轮非圆化磨耗的再次形成和发展,镟修后车轮会继承部分或者全部镟修前的非圆化特性;部分初始无高阶非圆化特性的车轮,镟修后至列车再运行一定里程时会出现车轮高阶非圆化特征,同时期的振动噪声频谱会对高阶非圆化阶次所在的频率有所反映。在考虑车轮镟修及车辆固有特性两种因素下,分析了车轮高阶非圆化的可能成因,并提出了缓解车轮高阶非圆化、降低车内振动噪声的方法。

圆化处理法制备高效大尺寸多晶黑硅太阳电池

采用金属辅助化学腐蚀法制备了多晶黑硅,并研究了极低浓度NaOH溶液对扩孔后黑硅结构的圆化作用及其对多晶黑硅太阳电池性能的影响。用扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM）和量子效率（Quantum efficiency,QE）测试仪对黑硅表面形貌及黑硅电池性能进行了表征。结果表明,利用极低浓度的NaOH圆化扩孔后黑硅的尖端及棱角可以减少表面复合的影响。处理后的黑硅表面孔洞均匀且平滑,黑硅太阳电池400~900nm可见光波段平均反射率为4.15%,批量生产的电池平均转换效率达到17.94%,比常规酸制绒工艺制备的电池平均转换效率提高了0.35%。

晶体硅金字塔绒面结构圆化对其光反射率和非晶硅薄膜钝化效果的影响

(001)晶体硅金字塔绒面结构圆化有提高光反射率与提高非晶硅薄膜钝化效果的相互矛盾的双重作用,定量了解它们对优化非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的绒面结构圆化程度很有必要。本文以表面粗糙度Rz相对下降百分数定量表征晶体硅衬底表面金字塔绒面结构圆化程度DR,研究了DR值对等离子体化学气相沉积氢化本征非晶硅薄膜钝化效果的改善作用,发现除圆化初期效果异常高以外,二者之间基本呈线性正比关系;相对改善作用随钝化膜变薄而显著提高。同时测定了DR值对金字塔绒面光反射率的影响,发现反射率基本随DR值线性增大。典型结果为:6%绒面结构圆化程度下,金字塔绒面的光反射率绝对值提高3%;其表面7 nm厚的氢化本征非晶硅薄膜可达到使硅片少数载流子寿命相对未圆化绒面样品提高260%。

基于C2阶连续函数的广义Hoek-Brown强度准则屈服面与塑性势面棱角圆化方法

Hoek-Brown强度准则的屈服面与塑性势面在棱角处导数无定义,具有数值奇异性,采用圆角进行光滑过渡只能满足一阶导数连续性,而二阶导数仍然无定义,使得棱边上一致切线模量矩阵无法正确计算,导致有限元总体平衡方程组Newton-Raphson隐式迭代二阶收敛性丧失。提出基于C2阶连续函数的广义Hoek-Brown准则屈服面与塑性势面棱角圆化方法,使得棱角处函数曲面二阶连续可导,棱边上一致切线模量矩阵可精确计算。基于ABAQUS数值开发平台,采用FORTRAN语言编制Hoek-Brown准则理想弹塑性UMAT用户子程序,通过数值算例验证所提方法的正确性。

卫星轨道圆化的有限推力点火控制策略

本文研究卫星轨道圆化的点火控制策略，发动机推力为有限常值，方向可调。考虑了燃料消耗引起的质量损失。假设圆轨道上有一飞行器在运动，称为虚拟轨道器。只要卫星与虚拟轨道器软交会，就完成了轨道圆化。文中给出了使卫星与虚拟轨道器软交会的推力方向控制策略和点火位置与关车位置的求取方法。仿真结果表明，本文方法与水平推力策略和切向推力策略相比，具有更高的控制精度，而且燃料消耗接近最优。

密近双星自转的测量和研究(V)轨道圆化

作为密近双星自转测量和研究的系列文章之一，本文从轨道圆化的角度讨论了Ｚａｈｎ的动力学潮汐机制及粘滞理论、Ｔａｓｏｕｌ的纯流体动力学理论与实测数据的符合程度．对前文（文ＩＶ）中的２９个不相接双星系统，均分别计算出了以上理论所预期的轨道圆化时标，分析比较了各系统的理论圆化时标与它的年龄及轨道圆化程度间的关系．结果表明：动力学潮汐、粘滞理论的计算结果比纯流体动力学机制的预期更符合实测数据．但与文（ＩＶ）的结果相比，动力学潮汐、粘滞理论对轨道圆化过程的预期不如它对自转同步问题的预期那样准确．本文认为，动力学潮汐和气体沾滞是密近双星系统轨道圆化的两种主要机制，但决不是唯一的机制．在主序前和ＡＧＢ后两演化阶段。

桥式起重机车轮非圆化对运行同步性的影响

分析了桥式起重机常见的车轮非圆化形式并对其诱因进行了汇总,给出非圆化常见形式之一车轮椭圆化的数学模型,基于此模型分析了车轮直径变化后运行阻力的变化,并对桥式起重机行程差的极限位置做出分析。

可变形圆化多边形离散单元法

将基于圆化多边形离散单元法与有限元方法结合,提出一种可变形圆化多边形离散单元法。此法对块体离散元进行圆化处理,可较好地表征不规则块体外形,又保留了颗粒离散元计算高效的优势。在求解接触力时,消除了角点处法向奇异等问题,同时增强计算的稳定性和简化接触判断。同时对切向接触力计算模型进行修正,使得接触力计算效率得到提高。此法突破了圆化多边形刚体假设的限制,可以精确计算任意形状不规则离散单元之间的相互作用,对单元的运动和变形进行模拟。通过超静定梁冲击试验、不规则块体单轴压缩试验和料斗流动“卡阻”试验3个数值模拟算例,论证此法可以有效地捕捉单元的碰撞、分离和变形等空间运动和自身特性以及其细观力学表征。

车轮非圆化对地铁车辆振动的影响研究

车轮非圆化一直是铁路界难以彻底解决的问题之一。针对中国某地铁线路实际运营中出现的车辆振动过大问题,通过对镟修前后车轮非圆化测试和列车关键部件振动加速度测试发现:镟修前车轮非圆化磨耗径跳值达到0.492mm,并显著表现出7阶的非圆化特征,镟修后车轮径跳值为0.046mm,7阶的非圆化特征消失;车轮镟修后,轴箱、构架测点振动加速度均方根值分别降低37.9%、47.7%,地板振动最大幅值减少50%以上,列车平稳性得到明显改善,平稳性指标几乎全部在2.0以下;车轮非圆化磨耗使轴箱振动加速度呈现出明显的随速度变化的转频成分,在车速70km/h时,7阶非圆化磨耗产生的轮轨激励频率为52Hz。

圆化效应与量的统一性

现实生滔中，我们可一将两根相互交叉的木棒旋转到任意的夹角，可是，当我们通过极限分析时，我们会发现相交的直线是无法通过旋转而使之分离的，因此，我们扩展之后，宇宙中的一切都趋于变成一个圆或者圆球。而物理学中的量的统。性我们也可以发现质能方程、德布罗意波都可以轻而易举的解释，这便为我们以后的研究起了指导作用!

管道中圆化突体绕流边界拟合坐标数值解法

本文利用边界拟合坐标变换计算管道边壁突体绕流的速度和压力分布。文中给出了流函数方程及边界条件的坐标转换形式和离散格式，采用了强隐式（ＳＩＰ）迭代法，分别对具有弓形和半弓形突体的直管进行了计算。与文献［１］中的试验和有限元计算结果对比。

椭圆问题的圆化处理

众所周知,对于圆来说,利用垂径定理和点到直线距离公式,以下几类问题是十分容易求解的: 1.直线与圆的位置关系问题;2.中点弦问题;3.弦的中点轨迹问题;4.弦长问题。 而对于椭圆,人们大多采用二次方程的根与系数的关系或引入参数来求解,由此常导致运算上的繁琐和消参时的困难。基于上述原因,本文采用一类特殊的仿射变换,利用点与曲线。