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梯形轨枕钢轨波磨多波长现象机理研究

北京交通大学学报 2025年

作者：汪虎赵才友赵炎南石锐王平西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室

半径400米曲线段梯形轨枕轨道内轨存在轨枕中部与端部两种波长波磨交替出现的现象，为从轮轨接触共振角度研究这一问题，根据轨道结构建立梯形轨枕轨道三维瞬态滚动接触模型，利用该模型研究轮轨接触弹性系统固有频率与波磨通过频率之... 详细信息

半径400米曲线段梯形轨枕轨道内轨存在轨枕中部与端部两种波长波磨交替出现的现象，为从轮轨接触共振角度研究这一问题，根据轨道结构建立梯形轨枕轨道三维瞬态滚动接触模型，利用该模型研究轮轨接触弹性系统固有频率与波磨通过频率之间的关系以及轮轨系统共振特性，最后分析首个周期钢轨波磨接触斑内磨耗情况。结果表明：振动频率为136.7Hz、248.7Hz时，车轮-梯形轨道系统出现明显共振现象，车轮通过梯形轨枕端部激发钢轨弯曲振动与轨枕边角翘曲的模态(频率为248.7Hz)，车轮通过梯形轨枕中部激发钢轨与轨枕协同弯曲振动的模态(频率为136.7Hz)；车轮到达首个周期波磨波峰时磨耗范围覆盖整个接触区域，波谷处的磨耗程度比波磨波峰处严重，从微观上描述了轮轨接触区域磨耗的变化情况。轮轨系统共振诱发钢轨波磨产生，波磨萌生加剧轮轨不稳定振动，波磨从而加速发展。

关键词：梯形轨枕钢轨波磨瞬态有限元共振频率粘滑分布轨面磨耗

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铝合金轮毂冲击试验瞬态有限元分析

制造技术与机床 2018年第2期 17-20页

作者：敦勃文张响韩沧刘伟鹏张三川郑州大学力学与工程科学学院河南郑州450001 浙江万丰奥威汽轮股份有限公司浙江新昌312500 郑州大学机械工程学院河南郑州450001

利用三维建模软件I-DEAS和非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立包含冲击块和铝合金轮毂模型在内的非线性有限元模型,并对有限元模型进行适当简化。采用LS-DYNA显式算法,对轮毂模型从3个不同部位进行冲击模拟,预测危险点出现的位置,... 详细信息

利用三维建模软件I-DEAS和非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立包含冲击块和铝合金轮毂模型在内的非线性有限元模型,并对有限元模型进行适当简化。采用LS-DYNA显式算法,对轮毂模型从3个不同部位进行冲击模拟,预测危险点出现的位置,选用某型号轮毂利用实际冲击试验进行验证。结果表明,该有限元模型的建立及简化方法合理,模拟结果与试验结果能够很好的吻合,该型号轮毂强度符合13°冲击测试标准,为轮毂设计人员在前期开发阶段提供了有效的参考。

关键词：汽车零部件铝合金轮毂瞬态有限元 13°冲击

基于瞬态接触特性的科隆蛋扣件轨道波磨形成机理

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清华大学学报（自然科学版） 2023年第11期63卷 1844-1855页

作者：王志强雷震宇同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

为从轮轨瞬态接触黏滑振动角度探究地铁线路上钢轨波磨的形成机理,该文首先根据现场波磨情况建立了三维轮轨滚动接触有限元模型并论证其有效性;然后,分析了车轮运行过程中的接触黏滑状态,并讨论了轮轨接触黏滑特性与波磨生成的关系;最后... 详细信息

为从轮轨瞬态接触黏滑振动角度探究地铁线路上钢轨波磨的形成机理,该文首先根据现场波磨情况建立了三维轮轨滚动接触有限元模型并论证其有效性;然后,分析了车轮运行过程中的接触黏滑状态,并讨论了轮轨接触黏滑特性与波磨生成的关系;最后,研究了轮轨系统固有特性和钢轨纵向磨耗特征。结果表明:凹坑缺陷改变了轮轨滚动接触黏滑分布,导致轮轨界面发生滑移并诱发轮轨系统失稳,且滑移会进一步引起钢轨磨耗,以致最终可能形成波磨。综合轮轨接触黏滑特性和复模态分析的结果,可将钢轨波磨的形成机理归为轨面缺陷激励引发的轮轨系统的固有不稳定振动,且该不稳定振动表现为钢轨相对于轨道板的垂向弯曲振动。当车轮经过凹坑缺陷时,会产生瞬态纵向波动磨耗,且磨耗的特征波长为40~50 mm,这与实测线路上的波磨波长情况相符,从而进一步验证了钢轨波磨的形成机理。

关键词：地铁线路钢轨波磨瞬态有限元复模态理论接触黏滑轨面缺陷

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大功率鼠笼式异步电动机起动瞬态温升计算

中国重型装备 2021年第4期 23-25页

作者：李少斌李建富史庆夫东方电气集团东方电机有限公司四川618000

大功率鼠笼式异步电动机起动过程长,发热问题突出,针对这一问题,建立了某大型鼠笼式异步电动机有限元模型,采用全瞬态有限元法和频域有限元半解析法对其起动过程进行仿真计算,对两种方法的仿真结果计算时间进行对比,分析两种方法的特点... 详细信息

大功率鼠笼式异步电动机起动过程长,发热问题突出,针对这一问题,建立了某大型鼠笼式异步电动机有限元模型,采用全瞬态有限元法和频域有限元半解析法对其起动过程进行仿真计算,对两种方法的仿真结果计算时间进行对比,分析两种方法的特点以及各自的适用范围。得出的结论可为大型异步电机起动温升仿真计算提供重要参考。

关键词：鼠笼式异步电机瞬态有限元频域有限元起动温升

考虑涡流效应的多气隙永磁偏置轴向磁轴承动态刚度系数研究

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电机与控制应用 2015年第12期42卷 17-22,30页

作者：王抗王东吴磊涛苏振中张贤彪陈俊全东南大学伺服控制技术教育部工程研究中心南京210096 海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉430033

为了对立式转子的轴向位置进行控制,并利用永磁偏置力来克服转子的重力,提出了一种多气隙的永磁偏置轴向磁轴承。由于轴向磁轴承的定转子铁心均为实心结构,由交变磁场所引发的电涡流将对磁轴承的刚度系数造成显著影响。采用了单元有效... 详细信息

为了对立式转子的轴向位置进行控制,并利用永磁偏置力来克服转子的重力,提出了一种多气隙的永磁偏置轴向磁轴承。由于轴向磁轴承的定转子铁心均为实心结构,由交变磁场所引发的电涡流将对磁轴承的刚度系数造成显著影响。采用了单元有效磁阻模型,建立了轴向磁轴承动态电流刚度的数学模型和建立了考虑涡流效应的二维瞬态电磁场有限元仿真模型。有限元仿真结果证明了所建立的动态电流刚度数学模型的正确性,也表明了轴向磁轴承的位移刚度受涡流的影响较小,永磁偏置力在各个频率段均维持恒定。

关键词：永磁偏置轴向磁轴承多气隙涡电流瞬态有限元

某型航空煤油发动机活塞有限元分析与结构优化

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某型航空煤油发动机活塞有限元分析与结构优化

作者：邱晨曦山东理工大学

学位级别：硕士

航空煤油活塞式发动机具有动力优秀、燃油安全、维护简单、造价低廉等优势,在军用/民用领域越来越受青睐。航空煤油活塞式发动机长时间处于大负荷高转速的工况,恶劣的工作环境易引发活塞出现开裂、变形等问题,研发强度高且质量轻的高性... 详细信息

航空煤油活塞式发动机具有动力优秀、燃油安全、维护简单、造价低廉等优势,在军用/民用领域越来越受青睐。航空煤油活塞式发动机长时间处于大负荷高转速的工况,恶劣的工作环境易引发活塞出现开裂、变形等问题,研发强度高且质量轻的高性能活塞将有利于推动航空煤油活塞式发动机技术的快速发展。针对航空煤油发动机活塞高强度且轻重量的工作要求,本文构建了某型航空煤油发动机活塞的三维有限元模型,分析了全负荷巡航工况不同循环时刻时活塞温度、应力、变形和疲劳的变化规律,研究了活塞销孔型线和活塞销座与内腔相接过渡圆角对活塞强度的影响,基于活塞销孔侧裙面和次推力侧裙部壁厚对活塞进行了轻量化的研究,获得了活塞的结构改进方案。主要内容和结论如下:(1)研究了不同循环时刻时活塞温度、应力、变形和疲劳的变化规律。活塞最高温度位于活塞顶部中心位置,温度沿轴线逐渐下降,瞬态最高温度287.3℃,位于59°CA,活塞顶面最高温度的最大差值为6.6℃。活塞耦合应力分布具有周期性,最大耦合应力位于28°CA时刻,最大应力为99.34 MPa,位于活塞销孔内侧上边缘,此时活塞销座与内腔相接过渡圆角最大应力为93.64 MPa,活塞最大应力未超过材料屈服极限,结构强度符合使用要求,活塞在最大应力时刻的最小疲劳安全系数为1.34。在压缩上止点时刻,活塞最大应力位于内腔顶部中心区域,最大应力为43.49 MPa。活塞最大综合变形一直位于活塞顶面边缘位置,最大变形未超过活塞与缸壁之间的公差值。(2)对活塞销孔和活塞销座与内腔过渡圆角进行结构改进,研究异形销孔型线起始点、销座拔模角度和销座与内腔过渡圆角半径对活塞强度的影响。活塞销座圆角最大应力随异形销孔型线起始点外移而减小,销孔最大应力随起始点外移先减小后增大,销座圆角最大应力随销座拔模角度和过渡圆角半径增大而减小。所有异形销孔活塞的销孔最大应力都位于上侧幂函数型线起始点部位,当型线起点为0.45倍活塞销与销孔接触长度时,销孔最大应力达到最小,为59.97 MPa;此时活塞销座与内腔过渡圆角最大应力由原活塞的93.64 MPa降至78.33 MPa。当销座拔模角度1.5°加销座圆角半径6 mm组合时,基于异形销孔改进的活塞最大应力降为最低,为71.72 MPa,位于主推力侧活塞销座与内腔过渡圆角处。以0.45倍活塞销与销孔接触长度型线起点、销座拔模角度1.5°和销座圆角半径6 mm作为活塞结构改进方案,与原型活塞相比,活塞循环最大应力由99.34MPa降至71.72 MPa,降幅为27.80%,位置由销孔内侧上边缘转移至销座过渡圆角处,销孔最大应力由99.34 MPa降至59.97 MPa,降幅为39.63%,销座最大应力由93.64 MPa降至71.72 MPa,降幅为23.41%。(3)对次推力侧裙部壁厚与销孔侧裙面进行轻量化的研究,研究了次推力侧裙部壁厚减小与销孔侧裙部型线上移对活塞质量和强度的影响。随着活塞裙部次推力侧壁厚减小,次推力侧裙部外侧面最大应力和内侧面最大应力仅有小幅增加,裙面变形增加不明显;当活塞裙部次推力侧壁厚由3.25 mm削减至2.65 mm,活塞质量减轻4.44 g,相比未轻量化活塞质量降低1.38%;次推力侧裙部外侧面最大应力由27.27 MPa增至33.47MPa,内侧面最大应力由34.20 MPa增至42.72 MPa,均远低于材料的屈服极限。随着活塞销孔侧裙部型线第一段圆心上移,销孔侧裙面最大应力和销座底面最大应力增加不明显,当圆心由0 mm上移至30 mm,活塞质量减轻9.32 g,相比未轻量化活塞质量降低2.90%;销孔侧裙面最大应力由36.07 MPa增至44.95 MPa,销座底面最大应力由34.06MPa增至44.35 MPa,均远低于材料屈服极限。(4)提出了活塞轻量化改进方案,次推力侧裙部壁厚2.85 mm,销孔侧裙部型线第一段圆心上移20 mm。活塞改进后,活塞质量减少7.56 g,相比未轻量化活塞质量减少2.35%,次推力侧裙部内外侧面最大应力以及销孔侧裙面和销座底面最大应力仅少量增加,均远低于整体活塞循环最大应力和材料屈服极限。

关键词：发动机活塞瞬态有限元热-机耦合轻量化航空煤油