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高速列车金属/碳纤维混合摩擦吸能结构耐撞性设计及优化

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第1期56卷 358-369页

作者：许平舒安麒霍钰嘉阳程星郭维年姚曙光中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

高速列车端部的吸能结构在碰撞事故中具有至关重要的作用,为保护乘客提供了最后的安全保障。在一般情况下,吸能结构通过其自身的塑性变形来耗散碰撞冲击能量,然而,这种方式可能导致试验研究的重复性较差,同时,也存在冲击力不稳定性问题... 详细信息

高速列车端部的吸能结构在碰撞事故中具有至关重要的作用,为保护乘客提供了最后的安全保障。在一般情况下,吸能结构通过其自身的塑性变形来耗散碰撞冲击能量,然而,这种方式可能导致试验研究的重复性较差,同时,也存在冲击力不稳定性问题,为此,本文提出一种新型金属/碳纤维混合摩擦吸能结构(HFEAS),该结构由轴瓦、防爬装置、预紧螺栓、内管铁、摩擦板和摩擦金属/CFRP管组成。利用MM3000摩擦试验机测定样件摩擦因数,基于试验结果并结合复合材料的损伤特性,建立混合摩擦吸能结构的有限元模型,对有限元模型进行试验验证,研究不同结构参数对其耐撞性的影响。通过采用GRSM方法进行多目标优化,确定该新型摩擦吸能结构撞击力学参数的最优参数配置,并基于试验设计移动最小二乘法建立摩擦管直径D、螺栓预紧力F和钢铁层厚度t关于能量吸收(EA)、比能量吸收(SEA)和初始峰值(PCF)的响应面模型。采用多目标遗传算法对其力学参数进行优化,通过多目标优化的帕累托前沿得到该摩擦吸能结构的最优参数配置。研究结果表明:螺栓预紧力F对HFEAS的影响最大;当F从1 000 N增加到10 000 N时,峰值力增加了7倍,平台力增加了10倍。混合摩擦吸能结构将复合材料的轻量化与摩擦学特性相结合,为吸能结构的改进和发展提供了新的方向。

关键词：轨道交通耐撞性摩擦吸能结构碳钎维材料多目标优化

Correlation study between the square-coneenergy-absorbing structure and the frontal collisionbehaviour of leading vehicles

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Transportation Safety and Environment 2023年第3期5卷 60-77页

作者： Ping Xu Ying Gao Chong Huang Chengxing Yang shuguang yao Quanwei Che Key Laboratory of Traffic Safety on Track of Ministry of Education Centr al South UniversityChangsha 410075HunanChina CRRC Qingdao Sifang Co. LtdQingdao 266111ShandongChina

In order to study the influence of square-cone energy-absorbing structures on the mechanical behaviour of the ollision performance of the leading vehicle,a parameterization method for rapidly changing the performance of energy-absorbing structures was ***,a finite element simulation model of the collision of the leading vehicle with a square-cone energy-absorbing structure was ***,the platform force,the slope of the platform force and the initial peak force of the force-displacement curve derived from the energy-absorbing structure were studied for the collision performance of the leading ***,the correlation model of the square-cone energy-absorbing structure and the mechanical behaviour of the collision performance of the leading vehicle was established by the response surface *** results showed that the increase of the platform force of the energy-absorbing structure can effectively buffer the longitudinal impact of the train and reduce the nodding attitude of the *** increase of the platform force slope can not only effectively buffer the longitudinal impact and vertical nodding of the train,but also reduce the lateral swing of the *** increase in the initial peak force to a certain extent may lead to a change in the deformation mode,thereby reducing the energy-absorption *** correlation model can guide the design of the square-cone energy-absorbing structure and predict the deformation attitude of the leading vehicle.

关键词： square-cone energy-absorbing structure parametric method correlation model collision performance rail vehicle

An Indirect Immunoassay for Detecting Antigen Based on Fluorescence Resonance Energy Transfer

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American Journal of Analytical Chemistry 2011年第4期2卷 484-490页

作者： Peihui Yang shuguang yao Wei Wei Jiye Cai 不详

An indirect immunoassay for detecting antigen was developed. It was based on fluorescence resonance energy transfer (FRET) and quenching of gold nanoparticles. Bovine serum albumin (BSA) was chosen as model antigen. Fluorescein isothiocyanate (FITC) was attached to anti-BSA antibody (anti-BSA–FITC) as FRET donor, while BSA was conjugated to gold nanoparticles (GNPs–BSA) as FRET acceptor. The formation of anti-BSA–BSA immunocomplex resulted in the FRET between anti-BSA–FITC and GNPs–BSA. Thus, the fluorescence of FRET donor was quenched, and the decreasing fluorescence intensity responded linearly to the concentration of acceptor within the linear range. The concentration of BSA we obtained according to the stoichiometric ratio between BSA and GNPs. Following this approach, we were able to specifically detect BSA. The detection limit for BSA was 0.5 nM and the linear range of the assay was 2.9 - 43.5 nM. It had been successfully applied to specific detection of BSA in serum samples.

关键词： Anti-BSA Antibody BSA Gold Nanoparticles FRET Indirect Immunoassay

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基于列车纵向缩比模型的摩擦力尺寸效应研究

铁道学报 2018年第3期40卷 51-57页

作者：张凯许平姚曙光中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

为解决列车纵向缩比模型试验中轮轨摩擦力载荷难以精确缩比的问题,基于列车纵向多体耦合碰撞模型,以国内某8编组动车组为例,研究轮轨摩擦系数对碰撞过程中能量耗散的影响规律。研究表明,列车碰撞过程中的能量耗散主要集中在头部碰撞界面... 详细信息

为解决列车纵向缩比模型试验中轮轨摩擦力载荷难以精确缩比的问题,基于列车纵向多体耦合碰撞模型,以国内某8编组动车组为例,研究轮轨摩擦系数对碰撞过程中能量耗散的影响规律。研究表明,列车碰撞过程中的能量耗散主要集中在头部碰撞界面,且轮轨摩擦系数对列车碰撞过程中响应规律的影响是不容忽略的。采用最小二乘法构建头部碰撞界面最大压缩量(D)关于运行车辆轮轨摩擦系数(μ_1)、静止车辆轮轨摩擦系数(μ_2)的三阶响应曲面,实现不同摩擦系数间的相互转化,并同列车1/8比例模型碰撞试验结果进行比较。结果表明:响应面模型的拟合结果与试验结果吻合较好,相对误差为8.86%,说明响应面模型是可靠的。

关键词：缩比试验多体耦合模型摩擦系数尺寸效应

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基于隐性群体双模分解的并行振荡抑制算法

科技通报 2014年第10期30卷 178-180页

作者：姚曙光广东农工商职业技术学院广东广州510507

现实的通信网络由多重网络组成,构成具有多维任务分配的复杂网络结构,在任务处理中会产生并行振荡,对复杂网络中的振荡抑制是提高复杂网络并行处理的重要因素。传统的并行振荡方法采用奇异值分解降维的特征匹配算法,在面对大规模复杂任... 详细信息

现实的通信网络由多重网络组成,构成具有多维任务分配的复杂网络结构,在任务处理中会产生并行振荡,对复杂网络中的振荡抑制是提高复杂网络并行处理的重要因素。传统的并行振荡方法采用奇异值分解降维的特征匹配算法,在面对大规模复杂任务求解时产生大量的内存需求和时间损耗。提出一种基于隐性群体双模分解的并行振荡抑制算法,首先进行复杂网络多维业务并行处理模型设计,得到了复杂网络多维业务并行处理模型的指标参量体系,采用隐性群体并行特征匹配方法实现双模特征匹配并行处理。仿真实验表明,采用该算法进行复杂网络隐性群体的并行特征匹配,实现并行处理和串行处理,双模分解的时间成本及空间成本大幅降低,加速比提高2倍,有效抑制网络振荡。算法在进行复杂网络多任务并行处理中发包数量,时延和能量效率等方面具有优越性能。

关键词：复杂网络隐性群体并行特征

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城市化进程中农民工的心理冲突及破解

安徽农业科学 2011年第14期39卷 8674-8675页

作者：姚曙光安阳师范学院教育科学学院河南安阳455000

在城市化进程中,农民工存在着留城与返乡的双避冲突、合家团圆与高收入的双趋冲突、向往现代生活与回避城市高消费的趋避冲突。农民工心理冲突来源于实际收入水平低,具体原因是区域经济落后、货币收入低、社会保障和福利水平低。因此,... 详细信息

在城市化进程中,农民工存在着留城与返乡的双避冲突、合家团圆与高收入的双趋冲突、向往现代生活与回避城市高消费的趋避冲突。农民工心理冲突来源于实际收入水平低,具体原因是区域经济落后、货币收入低、社会保障和福利水平低。因此,为破解农民工的心理冲突,应统筹区域发展,大力发展县域经济;引导、激励农民工提高职业技能;建立城乡一致、全国统一的社会保障体系。

关键词：农民工心理冲突城市化

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流线型列车头部外形设计方法

中国铁道科学 2007年第1期28卷 76-80页

作者：许平田红旗姚曙光中南大学轨道交通安全教育部重点试验室湖南长沙410075

基于流线型的列车头部外形由三维空间自由曲面构成,提出采用NURBS曲线设计外形型线和用三维NURBS曲面描述复杂三维曲面的车头外形设计方法。按照流线型列车头部外形的设计要求,首先生成基本控制型线,根据需要自动生成中间控制型线;对一... 详细信息

基于流线型的列车头部外形由三维空间自由曲面构成,提出采用NURBS曲线设计外形型线和用三维NURBS曲面描述复杂三维曲面的车头外形设计方法。按照流线型列车头部外形的设计要求,首先生成基本控制型线,根据需要自动生成中间控制型线;对一些型线进行空间动态修改,使所有控制型线构成空间网状结构;将这些控制型线在空间的交点处断开,形成首尾相连的NURBS曲线段;自动将首尾相连的NURBS曲线段连接形成外形曲面片,并保证曲面片在空间相切;最后对外形曲面进行光顺性检查,得到最终的外形曲面。运用NURBS曲线曲面的数学模型,在AutoCAD的ARX及I-deas的Open I-deas开发平台上,开发了流线型列车头部外形设计模块,实现了按照人们的意志,自由、快速地设计复杂的空间三维曲面流线型列车外形。

关键词：流线型列车外形设计控制型线 NURBS曲线曲面

既有埋地管道对盾构隧道周围地层沉降的影响分析

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中国铁道科学 2009年第4期30卷 63-67页

作者：孙宇坤吴为义张土乔浙江工业大学教育科学与技术学院浙江杭州310014 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310027

运用FLAC3D有限差分分析软件,从地层横、纵向沉降2个方面分析既有埋地管道对盾构隧道周围地层位移场的影响。结果表明:既有埋地管道对隧道周围地层的位移场有着较明显的影响;既有埋地管道上方地表与地层的横、纵向沉降量均明显小于无埋... 详细信息

运用FLAC3D有限差分分析软件,从地层横、纵向沉降2个方面分析既有埋地管道对盾构隧道周围地层位移场的影响。结果表明:既有埋地管道对隧道周围地层的位移场有着较明显的影响;既有埋地管道上方地表与地层的横、纵向沉降量均明显小于无埋地管道的情形,地层越靠近既有埋地管道,地层位移场受到的干扰影响越大;既有埋地管道明显阻碍了地层纵向沉降曲线按累积概率曲线形式发展,致使隧道开挖面与既有埋地管道之间的地层沉降曲线出现堆积现象,而且屏蔽了既有埋地管道另一侧地层沉降的发展。

关键词：隧道施工盾构隧道地层沉降埋地管道软土数值模拟

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列车司机室操控台系统结构和布局参数的优化设计

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中国铁道科学 2016年第4期37卷 102-107页

作者：姚曙光邢艺邓雯苑彭勇中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 广东技术师范学院汽车学院广东广州510665

基于HYPERMESH软件建立驾驶员—司机室—列车有限元模型,并以操控台侧面与座椅的纵向水平距离(简称座椅操控台水平距离)、操控台膝垫与操控台侧面的纵向水平距离(简称膝垫距离)、操控台截面厚度和脚踏板高度为优化设计变量,以驾驶员的... 详细信息

基于HYPERMESH软件建立驾驶员—司机室—列车有限元模型,并以操控台侧面与座椅的纵向水平距离(简称座椅操控台水平距离)、操控台膝垫与操控台侧面的纵向水平距离(简称膝垫距离)、操控台截面厚度和脚踏板高度为优化设计变量,以驾驶员的头部损伤指标、颈部损伤指标、胸部损伤指标和胫骨指数为目标参数,通过正交试验和极差分析,得到座椅操控台水平距离和脚踏板高度为影响驾驶员损伤程度的主要因素,再设计这2个主要因素的全因子试验,并且取所得到最优的膝垫距离(420mm)和操控台截面厚度(170mm);以全因子试验的结果为样本点,采用Kriging法建立这2个主要影响因素下驾驶员各部位损伤的近似模型,运用遗传算法对近似模型寻优。结果表明:当座椅操控台水平距离为450mm、脚踏板高度为250mm时对驾驶员的损伤最大;当座椅操控台水平距离为368mm、脚踏板高度为250mm时对驾驶员的损伤最小,其中对驾驶员的颈部损伤可减小31.9%,对胸部损伤可减小32.3%,胫骨指数可减小59.8%。

关键词：列车司机室操控台系统结构参数布局参数正交试验全因子试验 Kriging法遗传算法