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叠层不锈钢/铜箔超声波焊接接头的组织和性能

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热加工工艺 2024年

作者：王艳张婷婷许振波马征征太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原理工大学机械与运载工程学院中车青岛四方机车车辆股份有限公司

不锈钢（SS）箔/铜箔复合材料具有良好的力学性能、耐腐蚀性和导电性，然而由于两者硬度差异较大，难以直接进行复合连接。以铝箔为中间层对叠层不锈钢箔/铜箔进行了超声波焊接，研究了焊接能耗对焊接接头界面微观形貌和力学性能的影响... 详细信息

不锈钢（SS）箔/铜箔复合材料具有良好的力学性能、耐腐蚀性和导电性，然而由于两者硬度差异较大，难以直接进行复合连接。以铝箔为中间层对叠层不锈钢箔/铜箔进行了超声波焊接，研究了焊接能耗对焊接接头界面微观形貌和力学性能的影响。结果表明，叠层复合箔材接头无裂纹，SS/Al和Al/Cu界面生成了一定厚度的原子扩散层，表明实现了一定的扩散冶金结合。铝箔的软化和塑性流动促进了不同金属之间的协调塑性形变，界面实现机械啮合。剥离强度试验结果表明：叠层复合箔材不同界面层粘接强度不同，界面的最高剥离力达到145 N，此时焊接能耗为1000 J。接头界面纳米压痕试验结果显示，界面靠近焊头一侧相较于远离焊头一侧硬度值更高，表明界面不同层箔材发生塑性变形的程度不同。

关键词：超声波焊接多层金属复合箔材连接剥离试验

碳纤维增强环氧树脂三维编织/单向织物混杂复合材料力学性能

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工程塑料应用 2024年第4期52卷 17-22页

作者：陈燕荣孙琳王晓明张仁航查一斌李哲瑞刘勇程亚男孙厚礼张辉中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 东华大学民用航空复合材料协同创新中心上海201620

为研究层间混杂碳纤维三维编织/单向(3D/UD)织物增强环氧树脂复合材料的力学性能,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)成型工艺制备混杂复合材料层合板,通过试验研究分析了不同混杂比、铺层角度以及铺层顺序对混杂复合材料静、动态力学性... 详细信息

为研究层间混杂碳纤维三维编织/单向(3D/UD)织物增强环氧树脂复合材料的力学性能,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)成型工艺制备混杂复合材料层合板,通过试验研究分析了不同混杂比、铺层角度以及铺层顺序对混杂复合材料静、动态力学性能的影响。结果表明,单向碳纤维的加入显著提高了混杂复合材料的层间静态力学性能,其层间剪切性能随织物铺层分散性的增加而提升。而随着UD织物铺层比例的增加,混杂复合材料的弯曲性能和储能模量先升高后降低,压缩性能则不断下降。单向碳纤维的铺层角度对混杂复合材料力学性能的影响也较大,0°单向铺层混杂复合材料的静、动态力学性能均优于30°单向铺层混杂复合材料;在相同混杂比下,铺层顺序的不同对混杂复合材料的力学性能也有较大影响,0°单向铺层的三明治结构U6/3D/U6,其弯曲强度和弯曲弹性模量最高,分别为1210 MPa和117 GPa。此外,混杂复合材料3D编织层的失效以丝束与树脂的界面破坏为主,而单向层的失效以纤维断裂和分层破坏为主,不同的失效形式导致了混杂复合材料力学性能的差异。

关键词：三维编织层间混杂复合材料力学性能

小样本下多尺度卷积关系网络的轴承故障诊断方法

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中国测试 2024年第3期50卷 160-168页

作者：郝伟丁昆暴长春贺婷婷陈仰辉张楷中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 西南交通大学机械工程学院四川成都610031 西南交通大学唐山研究院河北唐山063000

尽管工业条件下可获取大量轴承状态监测数据,但其价值密度低且多为正常状态,可利用的不同类型故障数据较少。针对少样本条件下难以实现高准确率轴承故障诊断的问题,提出一种基于多尺度卷积关系网络的轴承故障诊断方法。该方法首先利用... 详细信息

尽管工业条件下可获取大量轴承状态监测数据,但其价值密度低且多为正常状态,可利用的不同类型故障数据较少。针对少样本条件下难以实现高准确率轴承故障诊断的问题,提出一种基于多尺度卷积关系网络的轴承故障诊断方法。该方法首先利用关系网络建立已标记样本之间的对比关系模型;其次,在网络的第一层利用多个大小不同卷积核提取特征并进行特征融合,以增强模型在数据稀缺的条件下对丰富性和互补性故障特征的提取能力;此外,考虑交叉熵损失函数,以提升模型对不同故障类型中判别性特征的提取能力。在帕德博恩大学轴承数据集下,仅利用50条样本训练模型,所提方法相较于WDCNN、SECNN、孪生网络、原型网络和关系网络对1000条无标记样本的平均测试准确率分别提升33.66%,28.63%,7.62%,7.82%和4.21%。此外,对机车轴承数据集添加SNR为-1 dB的高斯白噪声以模拟强噪声干扰环境,所提方法仅利用20条训练样本对1200条测试样本达到89.83%的较高诊断精度。实验结果显示,在小样本训练条件下,所提方法能够有效提升模型的泛化、抗噪和辨识能力。

关键词：轴承故障诊断小样本关系网络多尺度卷积网络

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内燃机车车顶高温浮射流扩散规律的数值研究

空气动力学学报 2024年

作者：伍钒汤柠铭于德壮韩胜鲁红兵徐任泽 1.中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室 2.轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室 3.轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心 4.中车大连机车车辆有限公司机车开发部 5.天津轨道交通运营集团有限公司津铁车辆中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心中车大连机车车辆有限公司机车开发部天津轨道交通运营集团有限公司津铁车辆

内燃机车在高海拔偏远山区的非电气化铁路中得到了广泛应用，然而在内燃机车运行过程中，车顶产生的高温浮射流将紧贴车顶表面流动，导致列车车顶局部过热，从而影响列车的运行安全。基于实车试验验证的数值模拟方法，对高海拔地区运行... 详细信息

内燃机车在高海拔偏远山区的非电气化铁路中得到了广泛应用，然而在内燃机车运行过程中，车顶产生的高温浮射流将紧贴车顶表面流动，导致列车车顶局部过热，从而影响列车的运行安全。基于实车试验验证的数值模拟方法，对高海拔地区运行的5辆编组列车（包括2节内燃机车）进行仿真研究，并分析了不同运行速度和射流入射角度对高温浮射流扩散特性的影响。研究结果表明：随着运行速度的提高，射流运动轨迹线降低，导致高温气流更贴近列车车顶，特别是当内燃机车以最高运行速度160 km/h运行时，列车车顶的高温区域达到最大；相反，增大射流入射角度能够有效地减轻高温浮射流受到来流的冲击作用，进而提高射流轨迹线并降低车顶表面温度，当高温浮射流的入射角度达到45°时，列车车顶最高温度下降51.6%。本研究的发现为降低高海拔铁路上内燃机车车顶设备损坏风险提供了重要的参考。

关键词：内燃机车高温浮射流扩散与混合数值仿真

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膨胀型钢结构防火涂料的研究进展

涂料工业 2024年第3期54卷 59-65页

作者：吴沛沛张依晴田爱琴曹鑫张玲王锦张冬海中车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程研究中心山东青岛266111 北京科技大学化学与生物工程学院化学与化学工程系北京100083 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 上海鹏图抗菌新材料有限公司上海201800

以P-C-N(聚磷酸铵APP、季戊四醇PER、三聚氰胺MEL组成)为膨胀体系的钢结构防火涂料应用广泛,但普遍存在耐水性差、防火抑烟效果达不到预期等问题。以P-C-N膨胀体系的优化及发展为主线,梳理和总结了膨胀型钢结构防火涂料相关研究。发现... 详细信息

以P-C-N(聚磷酸铵APP、季戊四醇PER、三聚氰胺MEL组成)为膨胀体系的钢结构防火涂料应用广泛,但普遍存在耐水性差、防火抑烟效果达不到预期等问题。以P-C-N膨胀体系的优化及发展为主线,梳理和总结了膨胀型钢结构防火涂料相关研究。发现通过对膨胀体系中亲水性组分的改性来优化P-C-N膨胀体系、在防火涂料中添加碳材料、过渡金属化合物等填料,可协同提高防火涂料性能并取得了较好的效果。然而,这些研究仍未能很好地解决防火涂料环境耐久性及高效防火的发展要求,因此开发新的膨胀体系已成为当前研究的需求与热点。

关键词：钢结构防火涂料膨胀体系研究进展

采用径向转向架的大轴重内燃机车曲线通过研究

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中国机械工程 2024年第1期35卷 93-101,143页

作者：王波罗世辉马卫华王晨曲天威雷成西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 郑州铁路职业技术学院郑州451460 中车大连机车车辆有限公司大连116022

为探究径向转向架在33 t轴重内燃机车的可行性,从径向转向架的概念、结构和原理出发,为大轴重内燃机车提供了一种径向转向架方案。在多体动力学软件中建立动力学模型,对比研究了采用径向转向架和传统转向架的重载机车通过曲线时导向轮... 详细信息

为探究径向转向架在33 t轴重内燃机车的可行性,从径向转向架的概念、结构和原理出发,为大轴重内燃机车提供了一种径向转向架方案。在多体动力学软件中建立动力学模型,对比研究了采用径向转向架和传统转向架的重载机车通过曲线时导向轮对的黏着系数、蠕滑率和磨耗功。通过计算分析发现,与传统转向架相比,径向转向架可以减少车轮的滑动量,提高机车通过曲线时的黏着利用率,降低轮轨磨耗和左右车轮的不一致磨耗,降低轮对镟修频率,该结论可为今后我国研制大轴重高黏着内燃机车提供一定参考。

关键词：内燃机车径向转向架黏着系数动力学蠕滑率

城市轨道交通列车碰撞动力学参数对爬车行为的影响

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城市轨道交通研究 2024年第3期27卷 74-80页

作者：许娇吴启凡王红伟肖守讷王尚中车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程实验室(工程中心) 青岛266111 中车南京浦镇车辆有限公司结构研发部南京210031 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031

[目的]为了加强城市轨道交通列车在运行过程中的被动安全性设计能力,需要研究列车碰撞动力学参数对爬车行为的影响。[方法]基于车辆-轨道耦合碰撞动力学模型、Hertz接触理论及刚体非线性连接模型,搭建了列车碰撞三维动力学仿真平台。选... 详细信息

[目的]为了加强城市轨道交通列车在运行过程中的被动安全性设计能力,需要研究列车碰撞动力学参数对爬车行为的影响。[方法]基于车辆-轨道耦合碰撞动力学模型、Hertz接触理论及刚体非线性连接模型,搭建了列车碰撞三维动力学仿真平台。选取速度、加速度和轮对最大抬升量作为对比参数,采用列车碰撞有限元模型来验证列车碰撞三维动力学模型的精度。基于所建立的仿真平台,选取列车结构中的部分重要参数,研究其对轮对抬升量的影响。筛选出吸能防爬装置,头车和中间车的车钩等的安装点(以下简称“安装点”)至车体质心垂向距离、车体质量、车体质心高度、二系悬挂装置垂向刚度及一系悬挂装置垂向刚度共5个敏感度较强的参数,并对其进行列车碰撞动力学敏感度分析。[结果及结论]通过列车碰撞有限元模型,验证了列车碰撞三维动力学模型的精度满足要求。列车碰撞动力学敏感度分析表明:当参数比率在0.8~1.0范围内变化时,5个敏感性参数的排序依次为二系悬挂装置垂向刚度、车体质量、车体质心高度、安装点至车体质心垂向距离、一系悬挂装置垂向刚度;当参数比率在1.0~1.2范围内变化时,上述参数的排序依次为一系悬挂装置垂向刚度、安装点至车体质心垂向距离、车体质心高度、车体质量及二系悬挂装置垂向刚度。

关键词：城市轨道交通列车碰撞动力学参数爬车行为

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转向架牵引拉杆局部电弧增材修复工艺研究

电焊机 2024年第4期54卷 50-54页

作者：安博姜斌毕越宽黄金宝张乙宙中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063035 河北省轨道车辆转向架技术创新中心河北唐山063035

采用ER80S-G焊丝在焊前不预热的条件下对调质态40Cr钢进行电弧增材修复,模拟转向架牵引拉杆局部缺陷的挖补,对比分析了脉冲冷焊和常规TIG焊两种工艺在堆焊结合强度、微观组织、硬度分布以及对热影响区性能的影响程度等方面差异。结果表... 详细信息

采用ER80S-G焊丝在焊前不预热的条件下对调质态40Cr钢进行电弧增材修复,模拟转向架牵引拉杆局部缺陷的挖补,对比分析了脉冲冷焊和常规TIG焊两种工艺在堆焊结合强度、微观组织、硬度分布以及对热影响区性能的影响程度等方面差异。结果表明:脉冲冷焊和TIG焊的堆焊层都结合良好,热影响区均未发现冷裂纹。脉冲冷焊的热输入较低,焊后冷却速度快,热影响区窄,试件焊后的角变形量仅为TIG焊的1/6,堆焊层和热影响区的晶粒比TIG焊细小,强度和硬度都高于TIG焊。虽然脉冲冷焊的熔覆效率低,但补焊的连接强度高、变形小、对母材性能的影响小,比TIG焊更适合于转向架牵引拉杆的局部增材修复。

关键词：转向架 40Cr 局部增材修复脉冲冷焊 TIG焊

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脉动风场下二维高速列车/桥梁气动特性研究

铁道科学与工程学报 2024年

作者：张洁余越张亮王璠许澳王家斌中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室中车青岛四方机车车辆股份有限公司中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室

强脉动环境风加剧高速列车周围流场瞬变特性，进而形成强脉动列车气动载荷，直接危及列车行车安全。当列车在高架桥上运行，环境风-列车-桥梁耦合条件下的列车气动载荷变化将更为剧烈。因此，采用更加真实的风场边界模拟横风作用下高速... 详细信息

强脉动环境风加剧高速列车周围流场瞬变特性，进而形成强脉动列车气动载荷，直接危及列车行车安全。当列车在高架桥上运行，环境风-列车-桥梁耦合条件下的列车气动载荷变化将更为剧烈。因此，采用更加真实的风场边界模拟横风作用下高速列车在桥梁上运行时的气动特性、明确不同风场特征下的列车周围流动结构特征显得尤为重要。本文基于大涡模拟方法，研究了恒定均匀风场、指数平均风场以及指数脉动风场（基于谐波合成法并采用Kaimal风速谱密度模型生成风速时程数据）特征作用下二维车体在10m高桥梁上的横风气动特性。研究结果发现：不同风场特征下，车体周围流场结构、气动性能存在较大差异。对比指数平均风场，恒定均匀风场下车体背风侧产生一对更加充分发展的漩涡结构；车体的侧向力系数减少16.4%，升力系数增加59.7%，倾覆力矩系数降低23.6%，不同速度剖面对应的两种时均风场下，列车的气动特性出现了显著差异。当采用更为真实的指数脉动风场剖面时，车体表面压力分布呈现差异性变化，车体的侧向力系数增加9.0%，升力系数减少13.4%，倾覆力矩系数增加9.5%，可见脉动风场对桥梁上高速列车的横风气动性能具有较显著的影响。论文研究成果可为风环境下桥上高速列车的行车安全和限速指挥系统提供技术支撑。

关键词：脉动风场气动性能横风高速列车数值仿真