考虑轮对弹性的车轮振动及车轮多边形化对轮轨力影响研究

为研究直线电机地铁车辆轮对弹性对车轮振动、车轮多边形化及轮轨相互作用的影响,在对单轮对进行模态分析的基础上,建立完整的车辆系统刚柔耦合动力学模型,模型中将轮对视为弹性体,其余部件按刚体处理。研究表明:考虑轮对弹性之后,轮对的弯曲振动频率会与直线电机的沉浮与点头振动频率相耦合,从而加大轮对的振动幅度,因此考虑轮对弹性可以更加真实地反映车轮的振动与轮轨力的变化。车轮多边形化会引起较大的轮轨垂向力,并与车轮多边形化的波深、相位差、谐波阶数及车速有密切关系,而将轮对考虑为弹性体将会更加准确地反映出车轮多边形化对轮轨力的影响。在车辆实际运用过程中,如果已知车轮某阶多边形占主导,应尽量避开该阶多边形化车轮产生的激励与车轮垂向弯曲频率相耦合时的车辆运行速度。

地铁车辆车轮多边形化形成原因分析

针对地铁车辆车轮多边形化问题,探讨分析车轮多边形化形成原因。提出车轮多边形化是由车轮滚动多周的振动所形成的这一创新观点,并分析车轮多边形化的顶点相位角、主振频率与运行速度之间的关系。以某直线电动机地铁车辆为例,基于建立的多体动力学模型,研究各速度下轮轨垂向力的主导频率,分析易产生车轮9边形化的速度及主导频率特性,指出在72～80 km/h的速度范围内,该直线电动机地铁车辆有形成车轮9边形化的可能。以72 km/h和80 km/h为例,给出此速度下的轮轨垂向力及其主导频率、前转向架直线电动机垂向振动加速度及其主振频率,结果表明两种速度下主导频率分别为39.08 Hz和43.48 Hz的振动有形成车轮9边形化的趋势。指出各速度下的相位角变化,并给出车轮9边形化的示意图。

隐式曲面的快速适应性多边形化算法

通过将隐式曲面多边形化过程分为“构造”和“适应性采样”两个阶段 ,实现了隐式曲面多边形逼近网格的适应性构造 通过基于空间延展的MarchingCubes方法得到隐式曲面较为粗糙的均匀多边形化逼近 ,根据曲面上的局部曲率分布 ,运用适应性细分规则对粗糙网格进行细分迭代 ,并利用梯度下降法将细分出的新顶点定位到隐式曲面上 ;最终得到的多边形网格是适应性的单纯复形网格 ,其在保持规定逼近精度的前提下 ,减少了冗余三角形的产生 ,网格质量有明显改善

基于截面线的隐式曲面多边形化

提出了基于截面线的隐式曲面多边形化方法 .用一系列平行平面去截隐式曲面 ,根据正负法产生截面线 ,再对截面线进行拓扑重构和几何重构 ,实现了隐式曲面的多边形化 .与传统的隐式曲面绘制方法相比 ,所提出的方法具有效率高、适合于交互设计等特点 .

基于投影法的隐式曲面多边形化

绘制多边形可借助图形系统的硬件来实现 ,因此 ,隐式曲面的多边形化是隐式曲面绘制的主要方法 .文中提出了基于投影法的隐式曲面多边形化的方法 ,先在平面进行网格划分 ,再把平面上所有多边形面片映射到隐式曲面上 .该方法对在隐式曲面上有全部投影、部分投影和没有投影的多边形面片分别进行了讨论 .

GIS中基于拓扑的简单线要素多边形化方法

提出一种地理信息系统中基于拓扑的简单线要素多边形化方法。利用空间拓扑规则对简单线要素集合进行数据结构预处理,消除简单要素中的重合部分,建立结点与边的拓扑关联关系,结合图论理论使用深度优先搜索发现线要素集合构成的所有最小闭合多边形。实验结果证明,基于拓扑的构造法可识别出相交线并构造多边形,能解决几何对象复杂的相交情况。

基于网格优化的隐式曲面自适应多边形化

隐式曲面多边形化是隐式曲面绘制的一种常用算法。基于网格优化的隐式曲面快速自适应多边形化算法,首先用多边形化算法生成一个粗糙的初始网格,再利用网格优化方法从网格顶点位置、规则性和网格法向三个方面对粗糙网格进行调整,最后根据网格的局部曲率用多边形细分策略细分优化后的网格。实验结果表明,该算法在网格生成速度和网格规则性上都胜于Marching Cubes的多边形化算法,恢复的隐式曲面能较好地反映形状特征。

CRH3型动车组车轮多边形化对轮轨接触力的影响

针对高速铁路频发的车轮多边形问题,探讨了多边形阶数、多边形波深以及行车速度对轮轨接触力的影响。基于多体动力学分析软件SIMPACK建立了CRH3型整车动力学模型,进而考虑实际服役条件,计算不同行车速度下车轮多边形化的轮轨接触力荷载谱,确定高速列车行车条件下轮轨接触力的临界范围。研究结果表明:相同行车速度下波深对轮轨垂向力和横向力的平均值影响均较小,但它们的幅值均随波深的增加而显著增加;相同波深下轮轨垂向力的平均值和幅值均随着行车速度的增加而增加;当多边形阶数高于10阶时,轮轨横向力最大值随着行车速度的增加而增加;然而,当多边形阶数低于10阶时,轮轨横向力最大值会随着行车速度的增加而降低;当波深和行车速度不变时,轮轨垂向力和横向力最大值和幅值均随阶数增加而增加,且在车轮多边形阶数超过10阶时迅速增加;高速列车以250 km/h和300 km/h行驶时,车轮0. 05 mm和0. 1 mm波深情况下对应的车轮多边形阶数限值分别为18阶、15阶和16阶、12阶。

隐式曲面快速多边形化

隐式曲面多边形化是隐式曲面绘制的常用算法。该文提出了一个隐式曲面快速多边形化算法。首先用Bloo-menthal的多边形化算法生成一个粗糙的初始网格,再进行网格优化提高网格规则性,最后用多边形细分策略细分优化后的网格。实验结果表明,该算法在网格生成速度和网格规则性上都胜于Bloomenthal的多边形化算法。

隐式曲面重新多边形化

首先用Bloomenthal的多边形化算法生成一个粗糙的初始网格 ;然后在初始网格上分布若干个新顶点 ,新顶点可以均匀分布 ,也可以按曲率分布 ;再把初始网格上的老顶点和新顶点连接起来 ,生成一个中间网格 ,从中间网格上删除初始网格上的老顶点 ,得到重新多边形化的网格 ;最后细分这个网格 实验结果表明 :该算法可以生成近似等边的。

车轮多边形化对高速列车齿轮箱体动态响应的影响

为了研究高速列车齿轮箱体在受多边形车轮激扰下的动态响应,建立了包含齿轮传动系统和齿轮箱体有限元模型的整车动力学模型。进行了线路实测试验和箱体模态分析。对齿轮箱体上裂纹易于萌生处进行了加速度和动应力分析。结果表明:20阶多边形车轮容易引起齿轮箱体的一阶共振,导致振动加速度和应力显著提高,故障工况下的加速度和应力相比正常工况增加了4.6倍和45倍;车轮多边形化对齿轮箱体的影响是局部的,其危险区域为油位观察孔附近和散热筋附近;齿轮箱体发生异常振动时易发生疲劳破坏,箱体的服役寿命随着多边形波深增大而显著降低,应该在运维决策中对破坏危险点进行重点关注。

基于FBG传感技术的高速列车车轮多边形化道旁在线监测

文章介绍了一种基于FBG传感技术的高速列车车轮多边形化道旁监测系统,该系统依据轮轨动态相互作用关系,提出了3种FBG应变计阵列的布置方式用于监测被检测列车经过时钢轨的动应变,包括轨腰FBG应变花、轨腰垂向FBG应变计阵列以及轨底纵向FBG阵列。该监测系统布置于一条高速列车试验线上,在列车经过监测断面时对采集的钢轨FBG应变数据进行频域特征提取,构造车轮多边形化指数,用以评价车轮多边形化的程度。为验证该系统对车轮多边形化识别与评价的有效性,采用一列装配有3组多边形车轮对测试动车组进行现场实验,并比较了3种FBG阵列对多边形车轮的识别能力。

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。

高速铁路列车车轮多边形化对道岔区动力学性能的影响

为表征车轮多边形化对车辆通过道岔的动力学性能的影响,以高速动车组和客运专线12号道岔为研究对象,建立高速车辆-道岔耦合动力学模型。多边形车轮采用简谐波与实测多边形两种形式模拟,综合考虑多边形车轮经过道岔的状态、左右侧车轮分布方式、多边形阶数和幅值等影响因素,计算车轮多边形化车辆通过道岔的动力响应。结果表明,多边形车轮半径偏差变化率最大点经过心轨处的响应最大。随着多边形阶数增加,动力响应呈先增大后减小的趋势,15、16阶时响应达到最大;左右侧车轮多边形同相位分布比反相位分布的响应大。多边形幅值越大,轮轨垂向力和轮对垂向加速度越大,当幅值达到0.20 mm,轮轨垂向力超过安全限值,且幅值超过0.16 mm,响应会明显增强。多边形车轮对车辆通过道岔的平稳性影响较小。

矢量多边形并行栅格化数据划分方法

针对多边形并行栅格化中的负载不均衡问题提出一种新的数据划分方法,主要包括:迭代计算划分线的位置,在每次迭代中保证分块间的计算量大致均衡,完成数据划分、实现负载均衡;提出基于二叉树的划分结果融合策略,以解决跨边界多边形的融合问题。在多核CPU环境下实现并行算法,选用多个典型土地利用现状数据集进行测试。结果表明:针对不同类型多边形数据集,所提方法较传统方法可获得更高的并行加速比和更好的负载均衡;针对大数据量数据集,以多边形节点数为度量标准可更精确地估算分块计算量,从而更好地实现负载均衡。

基于能量模型的多壁碳纳米管多边形化的致因分析

建立以横截面为研究对象的多壁碳纳米管能量模型,通过计算碳纳米管中原子之间的势能,分析影响碳纳米管多边形化的因素.本文通过分析与对比双壁和三壁碳纳米管总能量中影响因素的一系列数据,得出其横截面多边形化的影响因素有横截面的半径、管壁的个数以及范德华力等.

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。

一种凹角消去的多边形三角化方法

多边形三角化问题是计算几何中的一个经典问题,并在图形学中广泛应用。本文首先分析了凹角对于多边形形状(凹或凸)的重要作用;然后提出迭代的凹角消去的三角化算法。从凹角发出的射线把多边形分块使之转化为多个凸多边形,最后三角化凸多边形。本方法算法实现简易,易于理解,经过试验,取得了预期的效果。

Delaunay多边形单元的有理函数插值格式

本文提出了基于Delaunay多边形化的多边形单元有理函数插值格式。给出了Delaunay多边形化的概念和Delaunay多边形单元有理函数插值形函数的计算表达式。与Delaunay三角化网格不同,Delaunay多边形化网格形成对区域的唯一剖分。Delaunay多边形单元有理函数插值是以Delaunay多边形的顶点作为插值点,构造的有理函数形式插值。Delaunay多边形单元有理函数插值克服了有限元方法中难以构造边数大于4单元多项式形式位移插值的困难。有理函数插值形函数在多边形单元的内部是无穷次光滑的,在多边形的边界上是线性的。在三角形单元和矩形单元上,有理函数插值分别等价于有限元的三角形面积坐标插值和四边形双线性插值。给出了Delaunay多边形有理函数插值在圆域温度分布插值近似中的两个算例。

基于力学的多边形相似性测度方法

提出了一种基于力学的多边形描述方法 ,并根据多边形的力图投影变化曲线的匹配程度度量多边形之间的相似性 ,由此实现多边形的识别与检索 .实验表明 。