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基于流固耦合的高速列车裙板支架气动载荷响应分析

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铁道学报 2016年第6期38卷 15-22页

作者：张永昌徐宇工张乐乐北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

本文旨在探究高速列车裙板支架疲劳开裂现象的原因。阐述将流固耦合技术应用于研究列车构件在气动载荷作用下响应的方法，建立能够同时求解列车车外流场、设备舱内流场、裙板及其支架动载荷响应的流固耦合计算模型，并进行数值模拟。计... 详细信息

本文旨在探究高速列车裙板支架疲劳开裂现象的原因。阐述将流固耦合技术应用于研究列车构件在气动载荷作用下响应的方法，建立能够同时求解列车车外流场、设备舱内流场、裙板及其支架动载荷响应的流固耦合计算模型，并进行数值模拟。计算结果表明：流场结构的周期性变化是裙板所受周期性气动载荷的产生原因。裙板内外表面的最大压差可达300.400Pa，压力差变化频率为1.***.2.15HZ。裙板所受气动载荷的幅值沿车长方向增加，且随车速的提升而增加；而气动载荷的频率沿车长变化较小，随车速的提升略有增加。裙板支架的筋板连接处为应力集中区域，该区域的交变应力对疲劳破坏有重要影响。

关键词：高速列车裙板气动载荷流固耦合

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砾石冲击下动车组裙板的变形影响因素分析

铁道学报 2018年第2期40卷 23-30页

作者：姜成姚曙光曹武雄彭勇张健中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

为分析砾石冲击动车组裙板过程中的砾石粒子粒径、冲击速度和冲击角度这三个影响冲击变形的因素,得到对变形的影响规律,本文采用空气炮砾石冲击试验装置和非线性瞬时动力学软件LS-DYNA,研究砾石的粒径等级、冲击速度、冲击角度对动车组... 详细信息

为分析砾石冲击动车组裙板过程中的砾石粒子粒径、冲击速度和冲击角度这三个影响冲击变形的因素,得到对变形的影响规律,本文采用空气炮砾石冲击试验装置和非线性瞬时动力学软件LS-DYNA,研究砾石的粒径等级、冲击速度、冲击角度对动车组裙板的冲击变形规律。研究结果表明:裙板的变形程度与粒径、冲击速度和冲击角度之间有着不同的函数关系。裙板冲击点最大位移以及凹坑深度与砾石粒径之间存在幂函数关系,与冲击速度之间存在一次线性关系,与冲击角度之间存在二次线性关系。本文研究为高速动车组设备舱裙板结构后续设计提供了理论依据。

关键词：裙板冲击损伤冲击试验数值仿真

气动载荷下高速列车设备舱裙板非稳态振动疲劳强度研究

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振动与冲击 2024年第9期43卷 36-42页

作者：程亚军杨明智刘乐天于春洋李凡松中南大学交通运输工程学院长沙410075 中车长春轨道客车股份有限公司长春130062 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031

高速列车设备舱裙板对改善列车空气动力学性能起到重要作用,裙板除受到振动载荷外,还承受气动载荷。随着运行速度的不断提高,裙板承受的气动载荷愈发强烈,为保证高速列车的正常运行,对裙板的疲劳评估尤为重要。该文针对裙板在气动载荷... 详细信息

高速列车设备舱裙板对改善列车空气动力学性能起到重要作用,裙板除受到振动载荷外,还承受气动载荷。随着运行速度的不断提高,裙板承受的气动载荷愈发强烈,为保证高速列车的正常运行,对裙板的疲劳评估尤为重要。该文针对裙板在气动载荷作用下的非稳态振动特性,以实测气动载荷作为输入利用有限元仿真获取脉冲响应函数,采用时域卷积积分方法计算加速度测点位置加速度,对比试验数据进行模型验证,对比结果显示总体误差小于10%。再采用该方法计算关注单元动应力,通过振动疲劳强度分析方法进行评估,评估结果显示裙板疲劳强度可以满足速度为400 km/h列车的需求。

关键词：振动疲劳强度非稳态裙板气动载荷

400 km/h高速列车车下带格栅裙板区域气动噪声机理及影响因素分析

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实验流体力学 2024年第1期38卷 79-90页

作者：张宗发肖新标韩健杨益西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 西南交通大学机械工程学院成都610031

位于高速列车车体下部区域的通风口格栅与设备舱壁面构成格栅–空腔结构,列车高速运行时,该结构的流声耦合问题较为突出,有必要深入分析其流声耦合机理。将位于车体下部区域的带格栅裙板简化为带格栅的二维空腔模型(格栅–空腔结构),采... 详细信息

位于高速列车车体下部区域的通风口格栅与设备舱壁面构成格栅–空腔结构,列车高速运行时,该结构的流声耦合问题较为突出,有必要深入分析其流声耦合机理。将位于车体下部区域的带格栅裙板简化为带格栅的二维空腔模型(格栅–空腔结构),采用延迟分离涡数值模型(Delayed Detached Eddy Simulation,DDES)研究其气动噪声产生机理、流场和声场特性等。研究结果表明:当列车以400 km/h速度运行时,格栅–空腔结构开口处的剪切振荡较为剧烈,特别是空腔冲击边缘附近区域;基于总声压级的空间、频域分布和湍流压力波数–频率谱,发现形格栅–空腔结构的流场始终处于自激振荡的过渡状态,且各位置的总声压级和波数域上的振荡幅值始终低于V形格栅–空腔结构和半圆环形格栅–空腔结构;对目前常用的半圆环形带格栅裙板考虑通风口的出风作用后,观察到空腔内部的涡团演化明显减缓,直接导致格栅附近的总声压级大幅下降约15 d B,表明出风作用能够显著降低带裙板格栅的近场噪声。

关键词：高速列车流声耦合格栅裙板剪切振荡格栅–空腔总声压级气动噪声

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裙板结构对市域列车车外噪声的影响分析

噪声与振动控制 2022年第1期42卷 162-167页

作者：顾汉星张捷张开林冯读贝肖新标西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 四川大学高分子材料工程国家重点实验室/高分子研究所成都610065 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

为了研究裙板结构对市域列车车外噪声的降噪效果,基于声线跟踪法,建立4节编组的车外噪声仿真模型。考虑车辆的主要噪声源,包括轮轨噪声、气动噪声、辅助设备噪声等,同时考虑影响车辆振动和噪声的关键边界条件,包括列车结构、桥梁结构、... 详细信息

为了研究裙板结构对市域列车车外噪声的降噪效果,基于声线跟踪法,建立4节编组的车外噪声仿真模型。考虑车辆的主要噪声源,包括轮轨噪声、气动噪声、辅助设备噪声等,同时考虑影响车辆振动和噪声的关键边界条件,包括列车结构、桥梁结构、地面声反射等,计算列车140 km/h匀速运行时的车外通过噪声,并进一步研究车厢底部不同位置安装半/全遮挡裙板,以及裙板内侧铺设不同吸声材料后的车外降噪效果。研究结果表明,转向架及辅助设备位置安装全遮挡裙板的降噪效果最好,可降低车外噪声约3 dB(A);转向架裙板内侧铺设平均吸声系数为0.64的吸声材料后,可进一步降低车外噪声最多2.2 dB(A)。

关键词：声学城市轨道交通车外噪声声线法市域列车裙板吸声材料

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斜护坦联合裙板消能工设计与试验验证

水电能源科学 2020年第7期38卷 107-110,52页

作者：赵东阳马振海王国杰尹进步西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

以多沙河流上某泄洪闸工程为例,基于斜护坦+裙板冲坑深度计算公式设计该泄洪闸下游消能工。试验验证表明,斜护坦和裙板设计基本合理,消除了水流顶冲和集中水流跌落现象,改善了河道冲淤形态,保证建筑物基础安全。分析河道冲淤形态及形成... 详细信息

以多沙河流上某泄洪闸工程为例,基于斜护坦+裙板冲坑深度计算公式设计该泄洪闸下游消能工。试验验证表明,斜护坦和裙板设计基本合理,消除了水流顶冲和集中水流跌落现象,改善了河道冲淤形态,保证建筑物基础安全。分析河道冲淤形态及形成过程,发现拦河闸下游护坡需尽量与拦河闸同宽且顺应原河道走势,不宜束窄河床也不能过多扩散;限冲隔墙对保护河道长距离冲刷作用显著,但在水流集中的河段可能会引起水流跌落,淘刷隔墙基础;冲坑深度随来流量的增大逐渐加深,随下游水深的增加逐渐减小,两者相互制约,影响下游河道冲淤形态,可为类似工程设计提供参考。

关键词：模型试验消能防冲斜护坦裙板

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基于改进YOLOv2的动车组裙板螺栓检测

铁道标准设计 2022年第1期66卷 161-166页

作者：刘伟铭邹星宇华南理工大学土木与交通学院广州510640

目前,动车组运行故障图像检测系统(TEDS)采集的动车组关键部位图像主要由人工判别,为提高裙板螺栓检测效率,提出一种基于改进YOLOv2的运行动车组裙板螺栓丢失检测方法。首先,通过K-Means聚类分析待检测螺栓区域目标框尺寸;其次,针对目... 详细信息

目前,动车组运行故障图像检测系统(TEDS)采集的动车组关键部位图像主要由人工判别,为提高裙板螺栓检测效率,提出一种基于改进YOLOv2的运行动车组裙板螺栓丢失检测方法。首先,通过K-Means聚类分析待检测螺栓区域目标框尺寸;其次,针对目标区域尺寸相似且较小的情况,在单尺度检测的YOLOv2模型中增加Spatial Pyramid Pooling(SPP)层,提高目标感知能力;最后,在动车组裙板螺栓数据集上,将改进前后的算法实验效果进行对比。结果表明,改进的YOLOv2-SPP平均精度均值从94.12%提升至95.83%,在单张2080Ti显卡上,检测速度达到73.6FPS,是同等环境下YOLOv3检测速度的2.5倍,YOLOv4的3.3倍,可快速准确检测出运行动车组中的裙板螺栓及螺栓丢失区域,减少分析员识别压力。

关键词：动车组裙板螺栓检测 YOLOv2 K-Means SPP