穷克科青铜—铁器时代居民牙齿磨耗小考

笔者以刘武等氏通过研究新疆尼勒克的穷克科遗址出土的古代居民牙齿,发现其严重粒状磨损为线索,通过研究古代文献及考古资料推测穷克科古墓的主人很可能是赛克人(即伊赛顿人),不大可能是乌孙人,墓主人生前所吃的食物除了畜产产品及奶制品外,很可能还吃松籽、塔尔米(炒小米),有可能也吃炒小麦、炒大麦等粮食。

多物理场下超薄吸波磨耗层微波加热性能研究

微波加热技术在沥青路面除冰中的应用得到了广泛的关注,然而目前多对沥青路面整体进行微波加热增强,从而导致路表加热效率提升缓慢。为了进一步提高沥青路面路表的微波加热性能,采用碳化硅(SiC)微波增强集料制备了一种超薄吸波磨耗层,通过微波加热以及除冰试验分析了超薄吸波磨耗层的微波加热性能以及加热耐久性,确定了超薄吸波磨耗层的最佳厚度。并采用COMSOL Multiphysics有限元软件建立了多物理场沥青混凝土微波加热模型,分析了超薄吸波磨耗层的设置对微波加热过程中电磁场的强度与分布以及温度场的影响。研究结果表明:在2.45 GHz频率的微波加热下,超薄吸波磨耗层具有良好的微波加热性能,10 mm厚的超薄吸波磨耗层的微波加热效率相比于普通沥青混合料以及整体微波增强的沥青混合料提高了4.47倍和1.40倍。SiC稳定的微波吸收性能保证了超薄吸波磨耗层具有良好的微波除冰耐久性,在经过反复的微波加热除冰后超薄吸波磨耗层的除冰时间仍然可以保持在45 s左右。数值仿真模拟结果表明超薄吸波磨耗层较强的微波吸收能力可以局部增强试件表层的电磁场强度,从而使更高的温度分布在试件表层。超薄吸波磨耗层内部的电场强度和磁场强度分别比普通沥青混合料试件提高了50.9%和15.7%。综上可知,超薄吸波磨耗层的设置可以提高沥青路面表面的微波加热性能。

实测轮轨蠕滑曲线对钢轨磨耗影响分析

轮轨蠕滑曲线会影响轮轨动态相互作用,进而影响钢轨磨耗,为研究实测轮轨蠕滑曲线对钢轨磨耗的影响,首先,基于最小二乘法获得适用于Polach模型和修改FASTSIM算法的参数,模拟40~400 km/h行车速度范围内的实测蠕滑曲线;随后,在SIMPACK软件中建立车辆系统动力学模型,并通过Polach模型测得实测蠕滑曲线;最后,采用Kik-Piotrowski模型和修改的FASTSIM算法进行轮轨非赫兹滚动接触计算,并结合USFD磨耗模型预测钢轨磨耗,对比了理想与实测蠕滑曲线条件下钢轨磨耗的差异.研究表明:理想蠕滑曲线条件下钢轨磨耗深度明显大于实测蠕滑曲线下的结果,随着车辆通过次数的增加,理想条件下钢轨磨耗分布范围更大,内外轨磨耗分布范围分别为实测蠕滑曲线的1.5倍和1.3倍;摩擦系数和磨耗率显著影响钢轨磨耗大小及磨耗分布情况,故在车辆动力学仿真和钢轨磨耗计算中有必要考虑实测轮轨蠕滑曲线;形成了确定实测蠕滑曲线参数的前处理程序,可服务于车辆动力学仿真和钢轨磨耗计算,可以有效指导现场进行钢轨打磨等养护维修工作.

不同牵引特性城轨列车车轮磨耗与疲劳研究

针对列车频繁牵引起动对车轮磨耗与疲劳损伤产生的影响问题,在恒定牵引力的基础上,探究了不同牵引特性曲线恒功率区转折点速度对车轮磨耗与疲劳的影响规律。采用SIMPACK和MATLAB软件进行联合仿真,建立了不同牵引特性下城轨列车动力学模型和基于Archard的车轮磨耗模型,分析在牵引电机不同起动转矩下牵引特性曲线恒功率区转折点速度对城轨列车轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度、磨耗面积以及疲劳指数的影响规律。结果表明:列车牵引起动过程中,电机起动转矩越大,轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度和磨耗面积也越大,而疲劳指数则越小;电机起动转矩一定时,随着列车牵引特性曲线恒功率区转折点速度的增大,轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度和磨耗面积也增大,疲劳指数则有所减小;当电机起动转矩从800 N·m增大到1400 N·m,车轮磨耗深度和磨耗面积增长率最大为6.9%和12.6%,而疲劳指数下降率最大为7.2%;当恒功率区转折点速度从50 km/h增加到80 km/h,车轮磨耗深度和磨耗面积增长率最大为4.4%和4.3%,疲劳指数下降率最大为1.9%。本文研究了车辆起动转矩与恒功率转折点速度变化对车轮磨耗与疲劳的影响规律,可为车辆牵引特性设计和电机控制以及车轮运维提供参考。

基于GM(1,1)-IPSO-BP的重载铁路小半径曲线钢轨磨耗预测方法

为实现重载铁路小半径曲线段钢轨磨耗量的精准预测,提出一种非等间距灰色模型GM(1,1)与改进粒子群算法(IPSO)优化BP神经网络相结合的钢轨磨耗预测方法。首先,根据积分原理优化GM(1,1)非等间距模型的背景值计算方法,基于改进的模型得到实测磨耗序列的初步预测结果;然后,利用IPSO算法对BP神经网络的权值和阈值进行自动寻优,对GM(1,1)模型初步预测序列的残差进行校正;最后,将优化后的两种模型组合构建基于GM(1,1)-IPSO-BP的重载铁路小半径曲线地段钢轨磨耗量预测模型。以某重载铁路桥上半径400 m曲线为例,利用长期的磨耗监测数据进行方法的适用性分析,研究结果表明:GM(1,1)-IPSO-BP模型克服了磨耗数据的非线性、随机性特征对计算结果的影响,预测精度优于单独使用GM(1,1)、IPSO-BP模型;背景值优化后的GM(1,1)模型预测准确性更可靠;IPSO优化算法提高了BP神经网络计算的精度和速度;预测结果和实测数据之间的相对误差不大于4%;在预测区间上的绝对误差小于0.4 mm,运用该方法能够较准确地得到钢轨磨耗的发展规律。研究结果可为重载铁路小半径曲线钢轨的精准维修和科学使用提供参考。

超薄磨耗层抗滑性能的衰变规律及其影响因素

为了精确评价沥青超薄磨耗层开放交通后抗滑性能衰变过程、机理及影响因素,首先利用弧形模具及其配套的轮碾机来制备弧形超薄磨耗层试件;然后通过驱动轮式加速加载系统对4种级配类型和3个沥青胶结料等级的沥青超薄磨耗层试件进行加速加载试验;最后借助激光纹理扫描仪对一定轮载次数作用后的试件分别进行扫描。结合试验数据分别建立了基于S型函数的沥青超薄磨耗层宏观和微观构造深度衰变模型,以及基于灰色关联分析方法来分析各空隙率和沥青胶结料对抗滑性能的独立和耦合作用。试验研究结果显示:采用驱动轮式加速加载系统结合S型函数模型可以定量地评价和预测沥青超薄磨耗层性能的演变过程;空隙率影响超薄磨耗层宏观和微观构造深度的前期衰减速率,空隙率越大,则超薄磨耗层的宏观和微观构造深度的前期衰减速率越大;宏观构造深度的中后期衰减速率受沥青胶结料等级影响更大,沥青胶结料性能等级越高,则宏观构造深度的中后期衰减速率越慢;空隙率和沥青胶结料等级对超薄磨耗层微观构造深度中后期衰减速率的影响相当。因此,在进行超薄磨耗层抗滑性能设计时,选择大空隙率的开级配超薄磨耗层混合料级配对路面抗滑耐久性是有益的,而沥青胶结料的性能等级则可以根据交通量的大小合理选择。

轮轨摩擦系数对低地板轻轨动力响应及车轮磨耗的影响

为了确保低地板轻轨车辆安全且平稳地运行,以某轻轨线路为依托,利用多体动力学软件UM(Universal Mechanism)建立了低地板轻轨车辆-轨道耦合动力学模型。选用LM磨耗型车轮踏面以及R50标准钢轨,以美国六级不平顺轨道谱作为线路激扰。基于Hertz及Kalker简化理论、Archard模型,进行不同摩擦系数共5个工况下车辆动力响应以及车轮磨耗变化规律的仿真分析。在此基础上进一步分析了4个不同运行里程阶段对应共96组车轮磨耗型面下轻轨车辆安全性指标的变化规律。研究了4个不同运行里程阶段对应的不同车轮磨耗型面下车辆过曲线时安全性指标随摩擦系数的变化情况。结果表明:脱轨系数、轮轴横向力、轮轨横向力、车体横向加速度受摩擦系数的影响较为显著,而轮重减载率、车体垂向加速度对摩擦系数的改变并不敏感。车轮磨耗深度随里程和摩擦系数的增加而增大,且相同工况下独立旋转车轮的磨耗情况更加严重。在车辆运行40000 km后,其轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数整体呈现随里程增加而增大的规律,而轮重减载率基本不受运行里程的影响。在不同摩擦系数及运行里程的叠加影响下,轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数的峰值出现的位置不同,而轮重减载率却始终处于较为稳定的状态。

不同制动工况下地铁车轮踏面磨耗研究

为研究不同制动方式对地铁车轮踏面磨耗的影响规律,联合ANSYS和SIMPACK软件,建立了车轮-闸瓦热机耦合有限元模型和含有柔性轮对的车辆动力学模型,同时考虑不同制动初速度和制动减速度对车轮踏面温度、踏面硬度、踏面与闸瓦间接触应力及制动距离的影响,分析了不同制动方式下车轮-闸瓦磨耗、车轮-钢轨磨耗和踏面总磨耗的变化规律。结果表明:踏面磨耗随着制动初速度的增大而增大;随着制动减速度的增大,车轮-闸瓦磨耗和总磨耗增大,车轮-钢轨磨耗减小;制动时踏面总磨耗主要受车轮-闸瓦磨耗影响。

牙列重度磨耗伴颞下颌关节紊乱病咬合重建序列治疗临床疗效分析

目的观察分析牙列重度磨耗伴颞下颌关节紊乱病(TMD)患者咬合重建序列治疗的疗效分析。方法选取32例牙列缺损并伴有颞下颌关节紊乱病的患者,行相关临床及影像学检查后,进行咬合重建,分别在治疗完成后的第1及第12个月后,对治疗后的TMD的关节症状、关节功能及关节间隙与治疗前关节数据进行比较,对结果进行统计分析。结果治疗1个月、1年后CMI、DI、PI均低于治疗前,前间隙小于治疗前,上间隙、后间隙大于治疗前(P<0.05),关节疼痛及关节弹响等关节症状有着明显的改善。结论咬合重建后,患者满意度较高,舒适性好,能较好地恢复口腔功能,改变髁突位置,改善咀嚼肌的症状,获得理想的疗效。

车轮多边形磨耗对地铁列车蠕滑特性的影响分析

为研究车轮多边形磨耗对轮轨接触蠕滑特性的影响,依据多体动力学理论和滚动接触理论,建立基于地铁列车参数的多体动力学模型,并计算多工况下车轮踏面磨耗指数,分析车轮多边形阶数和幅值变化对轮轨力、蠕滑率和蠕滑力等特性的影响,结果表明:蠕滑率以及蠕滑力会随车轮多边形阶数和幅值的上升而增大;车轮踏面磨耗随地铁列车运行里程的增加而逐步增大。使用轮轨垂向力指标,根据车速小于160 km/h,轮轨力应不大于200 kN的标准,确定地铁列车80 km/h运行速度下3~23阶多边形幅值安全限值,结果表明多边形幅值安全限值随阶数增加呈下降趋势。

基于改进BiLSTM网络的地铁车轮磨耗预测模型

针对地铁车轮磨耗数据时间跨度较长引起的长期依赖问题,为了进一步提升预测精度,提出一种将麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)优化双向长短期记忆网络(bidirectional long short term memory,Bi LSTM)的改进BiLSTM(SSA-BiLSTM)网络模型,用于地铁车轮磨耗预测。首先,利用麻雀搜索算法对双向长短期记忆网络算法的神经元个数、迭代次数、输入批量和学习率等超参数在给定范围内进行寻优,得到参数最优值;然后,以参数最优值来构建改进BiLSTM网络模型,对车轮磨耗进行预测分析;最后,以车轮踏面磨耗和轮缘磨耗作为研究对象,将某地铁1车厢1号车轮的现场实测历史磨耗数据作为输入,对该模型进行训练及验证分析,并与多层感知机(multilayer perceptron,MLP)、LSTM、BiLSTM以及SSA-LSTM模型的预测结果进行对比。研究结果表明:SSA-Bi-LSTM模型的车轮磨耗预测精度更高,与LSTM、BiLSTM以及SSA-LSTM网络模型相比,踏面磨耗的平均绝对百分误差(mean absolute percentage error,MAPE)分别降低了13.28%、10.32%、1.47%,轮缘磨耗分别降低了9.5%、0.46%、0.02%;分别对同一地铁2号、4号车厢的1号位置车轮磨耗进行预测,并与磨耗实测数据进行对比,踏面磨耗的平均绝对百分比误差分别为1.34%、1.42%,轮缘磨耗的平均绝对百分比误差分别为0.18%、0.19%,验证了本文所提模型具有良好的泛化性,为地铁轮对智能化管理提供理论支持,延长车轮使用寿命。

基于大数据和动力学模型的车轮磨耗预测研究

为了研究车轮磨耗的特点和演变过程,对机车车轮的磨耗进行了大数据分析研究发现:轮径及轮缘厚度的磨耗率随轮径值及轮缘厚度的降低呈先减小后增大的趋势、且新轮状态下车轮踏面的磨耗率约为轮缘磨耗率的三倍左右;新轮状态下车轮踏面磨耗较为明显,一定运行里程后轮缘磨耗更为突出。建立了机车动力学模型、轮轨滚动接触模型、材料磨损模型一体的车轮磨耗计算模型,并使用实测车轮数据与优化算法相结合的方式来对车轮磨耗计算模型中磨耗系数k进行优化,计算发现:磨耗系数取平均值的车轮磨耗计算结果与实测值误差较大,而取优化值的计算结果与实测值的误差较小在3%~13%之间(车轮磨耗集中在−45~40 mm,磨耗最大位置在−10~−5 mm之间)。

热拌极薄抗滑磨耗层在高速公路抗滑性能提升中的应用

为研究热拌极薄抗滑磨耗层在高速公路养护中的应用,提升路面抗滑性能,论文结合实际工程,介绍了热拌极薄抗滑磨耗层工程特性,详细阐述了热拌极薄抗滑磨耗层原材料及配合比设计,重点对热拌极薄抗滑磨耗层施工技术要点进行研究。结果表明:公路养护中采取热拌极薄磨耗层技术进行处理,其路面抗滑性能得到有效提高,并节约养护成本。

新疆且末扎滚鲁克墓地二期居民的牙齿磨耗

本文对新疆且末扎滚鲁克墓地二期出土208例头骨上的1849枚牙齿进行了观察与研究。将所有个体按照年龄和性别分组,通过计算每个个体上颌或下颌骨上各牙齿相对第1臼齿的磨耗指数,分析各组之间相对磨耗指数的分布差异。经过与国内外不同人群的对比,对扎滚鲁克居民的牙齿磨耗模式特点以及可能存在的牙齿使用方式、行为特征等内容进行了初步探讨。结果显示,该人群的牙齿磨耗随着年龄增长显著增加,不同年龄组人群之间前后牙齿磨耗情况有很大的差异,牙齿磨耗在性别间差异并不显著。下颌个体出现了较为普遍的前牙磨耗比后牙偏严重的现象,这种现象主要集中在中年组下颌上。这种不寻常的下颌前牙磨耗较后牙偏重现象可能受到牙齿的工具性使用,牙齿萌出顺序以及年龄三方面因素共同作用的影响;中年个体下颌前牙磨耗的偏重现象可能反映了人群的行为特征。

缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性仿真分析

为了研究缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性,基于轮轨滚动行为(WRRB)模拟试验台参数,利用ANSYS/LS-DYNA建立瞬态滚动接触有限元模型,集成弹性蠕滑率求解程序和Tγ磨耗模型,通过试验验证模型的正确性.重点分析轮轨力、蠕滑率、接触应力和钢轨磨耗深度,并考虑车轮驱动扭矩和速度的影响规律.结果表明:缩尺车轮-环轨结构的高频弹性振动造成轮轨垂向力波动;在比例载荷作用下,纵向动力学行为和钢轨磨耗深度变化趋势与服役轮轨一致;由于环轨的极小曲线半径,自由滚动工况下的横向蠕滑力/率、自旋蠕滑率、钢轨磨耗深度偏大,切向接触应力峰值出现在接触斑后沿两侧;车轮驱动扭矩和速度的影响规律可拟合为一组经验公式.研究可以为此类试验台的设计与应用工作提供理论依据.

ER8车轮钢多边形磨耗的滚动摩擦试验研究

用光镜和扫描电镜结合EDS分析和残余应力测试,研究在滚动干摩擦条件下ER8车轮钢多边形磨耗的表面磨损形貌以及磨损对表面残余应力的影响。结果表明:在有明显多边形磨耗的车轮试样上,波峰处磨损损伤形式以疲劳磨损为主,伴有磨粒磨损和粘着磨损,波谷处主要磨损损伤形式为疲劳磨损和粘着磨损。磨损表面粘着块的主要成分为氧化物,说明在车轮试样磨损表面有氧化磨损的发生,波谷处的氧化磨损程度大于波峰处。波峰波谷表面残余应力是压应力,且波峰位置的残余压应力略大于波谷位置的残余压应力。

城轨列车轮对磨耗预测计算方法研究

为研究城轨列车轮对磨耗预测的计算方法,实现轮对尺寸预测,以国内某地铁线路轮对尺寸实测数据为研究对象,分别提取轮径、轮缘厚度、轮径差及车轮位置四项特征参数,并分析特征参数对轮对磨耗率的影响规律,利用XGBoost算法建立轮径、轮缘厚度磨耗率的仿真模型,模型的测试结果显示平均计算误差在允许范围以内,表明本模型具备良好的磨耗率仿真计算效果。在此基础上,进一步建立轮径、轮缘厚度的预测模型,利用某节车半年实测数据对预测模型进行实用性验证,对比结果表明,基于XGBoost的轮对尺寸磨耗预测模型对走行里程8万公里内的轮径值、轮缘厚度值预测的平均误差分别不超过0.175mm、0.3125mm,具有较好的预测效果。

轨道车辆制动副摩擦自激对车轮磨耗的影响

轮轨周期性磨耗会加剧轮轨动态相互作用,造成车辆系统关键部件发生疲劳断裂,引起车体的异常振动,对乘坐舒适性和运行安全性有较大影响,然而先前研究很少将制动副振动与车轮磨损进行联系。为研究车轮周期性磨耗的原因,通过考虑制动单元的自激振荡对车轮磨损的影响,建立考虑轮轨附着的列车制动系统扭转模型。利用数值方法对制动系统的振动状态进行求解,通过一些非线性理论的相关图谱(系统运动的分岔图、相图、庞加莱截面图、频谱图和时域图等),深入探究制动工况下系统的振动情况,得到制动单元内部因摩擦因数的负斜率特性引起的自激振荡对车轮磨损的影响。研究结果表明:制动系统因摩擦自激产生的不稳定运动仅在车速较低时发生,随着制动速度的降低,当车速低于12.88 km/h时,制动系统会从稳定区间进入振荡区间进而引发制动系统颤振。与此同时,制动系统的颤振会引起车轮蠕滑率的波动,进而影响轮轨间的切向力与轮轨磨损。当制动速度处于振荡区间时,车轮会出现不均匀磨损;当制动速度靠近振荡区间的临界值时,车轮磨损近似均匀;当制动速度处于稳定区间时,车轮纵向蠕滑力近似无波动,车轮不再因制动副的自激振荡产生异常磨损。最后探究了制动压力对系统运动稳定性与轮轨磨耗的影响,发现大制动压力下系统振幅增大,磨损更为明显。探究制动系统对车辆周期性磨耗的影响,可为车轮周期性磨耗机理的研究和控制措施的选用提供参考。

不同法向载荷与滑动速度下铁路货车制动梁磨耗套材料磨损行为与模型研究

铁路货车制动梁磨耗套在使用过程中容易产生严重磨损,进而影响制动性能与行车安全。为研究制动梁磨耗套材质的磨损行为,利用销盘摩擦磨损试验机对磨耗套材质进行不同法向载荷与滑动速度下的摩擦磨损试验,分析磨耗套材质的摩擦学行为。结果表明:当载荷由100 N增大到350 N时,摩擦因数呈现减小趋势,磨损质量与磨损长度增长,轮廓曲线起伏变大且最大磨痕深度增加,损伤加重;当载荷相同,滑动速度不同情况下,摩擦因数、磨损质量与磨损长度变化不大。采用MATLAB对试验数据进行拟合优化,得到磨损模型,并利用ANSYS进行磨损仿真分析。仿真与试验结果误差在6%以内,验证所得磨损模型的合理性。建立的磨损模型为磨耗套使用寿命仿真预测提供理论与技术支撑。

地铁车辆车轮磨耗和镟修策略研究

[目的]车轮磨耗对地铁车辆的振动环境有直接影响,异常磨耗严重时引发车辆结构疲劳超限,降低列车运行的安全性,故有必要研究地铁车辆车轮磨耗和镟修策略,以提高地铁车辆车轮运维的水平。[方法]以国内某型地铁车辆作为研究对象,分析了地铁车辆车轮磨耗规律;根据地铁车辆车轮磨耗模型和车轮剩余寿命预测,分析了车轮关键参数在不同运营阶段的变化特征;综合仿真模型和实测数据的结果,提出了运维策略的优化方案。[结果及结论]运营前期车轮损耗量中镟修占比较高,随着轮轨匹配性的改善,轮轨磨耗取代镟修损耗成为轮轨的主要磨耗方式;适当降低轮轨摩擦因数和运营速度有利于降低轮轨磨耗功率;采用小等级镟修方法和灵活进刀量有效降低了车轮径向损耗量,延迟了车轮服役寿命。研究结果可为地铁线路轮轨磨耗的减缓和车轮镟修技术的优化提供应对措施。