基于轮轨弓网双耦合的高速受电弓横向减振技术对策

鉴于轮轨磨耗与碳滑板磨损双因素影响,构建了轮轨弓网双耦合仿真技术平台,深入研究了高铁车辆的刚柔耦合振动及其对高速受电弓局部高应力的影响。通过典型案例研究表明,高速受电弓存在高周疲劳问题,且有轮轨接触动力作用、碳滑板横向摩擦扰动和流固耦合效应3大影响因素。因此高速转向架的研制应该在统一规范的轮轨匹配条件下科学提升极限速度以降低轮轨接触动力作用。由于商业速度400km/h已接近极限速度,研制高速受电弓必须明确其轻量化设计基本原则,低阶横向弹性模态频率应大于等于12Hz。最后,以复杂约束和内力精准分析为研判高周疲劳的主要依据,提出新一代高速受电弓轻量化结构设计,利用“鸭蛋圆”联接结构形式合理分散上下臂铰接动荷,将高周疲劳转变为静强问题。

旭龙水电站地下厂房主要工程地质问题分析

通过分析潜在工程地质问题,为旭龙水电站地下厂房围岩支护设计提供地质依据,应用现场调查、室内外试验和三维数值模拟相结合的方法,对地下厂房围岩稳定问题及相应机理进行了深入分析。结果表明:围岩以花岗岩等硬岩为主,岩石类别主要为Ⅱ类,少量Ⅲ类。潜在工程地质问题主要包括不稳定块体、缓倾角结构面、小夹角长大结构面、局部高地应力、洞室涌水等,可能引起局部围岩片帮、掉块、崩落或塌方等变形破坏;大方量不稳定块体可能导致部分洞段整体失稳;洞室涌水会降低局部围岩稳定性,不利于施工。研究成果明确了旭龙水电站地下厂房主要工程地质问题,为围岩开挖和支护设计提供了理论支持。

大型复杂结构安定性数值分析的新方法及其应用

大型复杂结构承载后普遍存在局部高应力区,特别是某些巨型结构,由于受几何尺寸和制造能力的限制,其局部高应力往往会接近甚至超过材料的屈服极限,因而成为弹性范围内的设计难题。应用安定性分析设计准则,则可通过利用材料的塑性承载能力很好地解决这类问题。为此,在大型复杂结构的强度分析中引入安定性理论,应用Melan安定下限定理,通过将峰值载荷下的弹塑性应力场与弹性参考应力场相减,构造定理要求的自平衡应力场,并推导了相应的安定性判定条件。在此基础上,结合弹塑性增量有限元技术,通过不同载荷水平下的加载卸载计算,计算相应载荷水平下的残余应力场。根据加载卸载得到的残余应力场与构造的自平衡场的关系,按照安定性判定条件确定安定极限载荷,从而建立了一种适合于大型复杂结构安定性数值分析的新方法,并应用该方法对某125MN锻造液压机的主液压缸缸体结构进行了安定性分析。

驮背运输2车组系统内力复杂性及其处理技术对策

为了准确分析驮背运输2车组系统内力,提出并验证了复杂曲面接触摩擦简化处理技术对策。多体系统动态仿真分析表明:空载/重载单车可以实现车耳锁定、滚道支承以及地面支承3个平衡态及其传力路径转变,充分保障了货运汽车或集装箱半拖挂车公铁转运的100%滚装作业。利用复杂约束的拓扑关系图,提升了系统建模的模块化或模板建模程度。在全面考核仿真模型正确性的基础上,利用刚柔耦合仿真技术,深入研究了变形协调性和结构稳定性以及相关因素的影响规律,为轻量化车体优化设计提供了必要的技术支撑。局部高应力及其交替变化是判定结构损伤的主要依据之一,因而相关约束的内力性质需要通过刚柔耦合仿真加以具体分析,并非仅局限于几何空间研究域。

转向架悬挂非线性及其对车体刚柔耦合振动影响研究

以全侧开快运棚车作为研究对象,既有铁路三大干线提速160 km/h刚柔耦合仿真分析表明:无摇枕转向架会造成轻量化车体产生非线性振动,如中柱根部局部高应力及循环载荷幅值约80/79 MPa.若改用有摇枕转向架,尽管心盘旁承接口化解或缓解了对车体的侧滚或扭曲载荷,中柱根部应力明显降低,约48/47 MPa.但是摇枕复杂约束力系的动态不稳定问题亦会造成十分严重的轮轨磨耗影响.假若以日系空簧悬挂取代二系橡胶堆,K2<<K1,以抗蛇行参数优配来形成频带吸能机制,则可以跨越新建有砟铁路提速至250 km/h,以长交路跨线运营模式来扩大中长途运输收益.