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热处理工艺对SLM打印波纹管耐撞性影响

中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1931-1939页

作者：姚曙光余小龙黄冲许平周亿莉中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 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湖南长沙410075

为了获得稳定的轴对称变形模式和较好的耐撞性,设计轴向轮廓为正弦曲线的薄壁锥形波纹管。采用SLM制备AlSi10Mg合金试样和波纹管,并进行拉伸实验和波纹管轴向压溃实验,采用实验和数值仿真研究退火、固溶和T6热处理对波纹管轴向压缩下耐... 详细信息

为了获得稳定的轴对称变形模式和较好的耐撞性,设计轴向轮廓为正弦曲线的薄壁锥形波纹管。采用SLM制备AlSi10Mg合金试样和波纹管,并进行拉伸实验和波纹管轴向压溃实验,采用实验和数值仿真研究退火、固溶和T6热处理对波纹管轴向压缩下耐撞性的影响。研究结果表明:265℃退火热处理后,波纹管在静压下出现裂纹失效,与未热处理相比,AlSi10Mg合金试样经T6热处理后伸长率由4.7%提升至13.8%,拉伸强度由413.2 MPa降低至135.3 MPa。波纹管压溃力波动范围随伸长率增加而减小。经265℃、2 h退火处理后,波纹管峰值力达到最大为7.11 kN,压溃力波动幅值最大,压溃力效率为65.9%。经T6热处理后,波纹管峰值力降到最小,为4.75 kN,压溃力波动为所有波纹管中最小,吸能量最少,为279.12 J。与T6热处理相比,经295℃、3 h退火热处理后,波纹管平均压溃力达到5.09 kN,提升了16%,吸能量达到最大,为341.24 J,提升了18.5%。为了提升SLM打印的波纹管耐撞击性能,热处理工艺需要在保证伸长率的同时尽量提高材料强度。

关键词：波纹管 SLM打印热处理耐撞性

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基于机器学习的长编重联动车组碰撞能量管理方案优化

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1218-1230页

作者：姚曙光谢旻翰李治祥张鹏董云辉中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 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湖南长沙410075

为有效缓解交通运输压力,采用动车组重联运行可以成倍提高载客量,然而一旦发生碰撞事故,巨大的碰撞能量将造成严重的乘员损伤和财产损失,长编重联动车组碰撞能量管理已成为重点研究对象。本文提出均匀耗散和集中耗散2种碰撞能量管理模式... 详细信息

为有效缓解交通运输压力,采用动车组重联运行可以成倍提高载客量,然而一旦发生碰撞事故,巨大的碰撞能量将造成严重的乘员损伤和财产损失,长编重联动车组碰撞能量管理已成为重点研究对象。本文提出均匀耗散和集中耗散2种碰撞能量管理模式,以头车和中间车车端的吸能装置平台力和压缩行程为设计参数,基于KNN、MLS、RBF和RF的4种机器学习算法,开展长编重联动车组碰撞能量管理方案优化设计。研究结果表明:预测头车吸能量和中间车自身耗散能量方差的最优机器学习模型分别是MLS和RBF,相对误差均在4%以内;头车和中间车的吸能元件平台力是影响头车界面吸能量的主要参数,中间车吸能装置参数是影响中间车界面碰撞能量分布是否均匀的主要参数;集中耗散模式下头车和重联界面吸收了碰撞能量48.24%,中间车界面吸收了碰撞能量51.76%,该能量分配模式要求头车前端吸能装置具有更高的吸能量;均匀耗散模式下头车和重联界面吸收了22.75%的碰撞能量,中间车界面吸收了77.25%的碰撞能量,该能量分配模式会增大车间距导致列车长度增加;优化获得的2种碰撞能量管理方案都能在时速36 km/h对撞工况下保证长编重联动车组车体结构完整,且车体120 ms最大平均加速度分别为2.64g和2.36g。

关键词：长编重联动车组碰撞能量管理多目标优化 NSGA-Ⅱ 机器学习

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轨迹可控的微型水母机器人研制

上海交通大学学报 2024年第8期58卷 1240-1248页

作者：王琦李绿洲董旭袁宁一丁建宁常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213164 扬州大学机械工程学院扬州大学扬州碳中和科技创新中心江苏扬州225127 常州大学江苏省光伏科学与工程协同创新中心江苏常州213164

为解决微型机器人在较小机身尺寸下实现高效轨迹控制的难题,设计并研制了微型仿水母机器人JRT,其由气室、重心调整机构和仿水母推进器三部分组成,尺寸仅为6.8 cm×5.3 cm,可通过重心调整机构和仿水母推进器协同控制有效实现水下轨迹可控... 详细信息

为解决微型机器人在较小机身尺寸下实现高效轨迹控制的难题,设计并研制了微型仿水母机器人JRT,其由气室、重心调整机构和仿水母推进器三部分组成,尺寸仅为6.8 cm×5.3 cm,可通过重心调整机构和仿水母推进器协同控制有效实现水下轨迹可控.水下实验验证了机器人JRT沿竖直方向游泳和悬停、水平定向游泳以及水平弹射功能,并通过对机器人JRT沿竖直方向和水平方向游泳过程中的力平衡关系和运动状态数据分析提出了轨迹控制方案,测得水平定向游泳的速度可达到1.7 cm/s,轨迹偏差为0~3.4 cm,展现了微型仿水母机器人JRT较好的轨迹控制能力,可见其在水下资源勘查、环境监测等领域的应用潜力.

关键词：仿生机器人微型水母机器人电磁驱动轨迹控制运动分析重心调控

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高铁有砟轨道路基注浆过程冒浆分析和控制

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 506-515页

作者：韩笑凌贤长田爽丛晟亦哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学重庆研究院重庆401135 黑龙江省寒区轨道交通工程技术研究中心哈尔滨150090

采用COMSOL Multiphysics有限元软件建立高铁有砟轨道路基三维注浆模型,以注浆压力、注浆深度、注浆下倾角度、注浆管间距为主要参数进行了数值模拟研究。研究结果表明:上表面通量可很好地表征冒浆情况,上表面通量与注浆压力具有显著正... 详细信息

采用COMSOL Multiphysics有限元软件建立高铁有砟轨道路基三维注浆模型,以注浆压力、注浆深度、注浆下倾角度、注浆管间距为主要参数进行了数值模拟研究。研究结果表明:上表面通量可很好地表征冒浆情况,上表面通量与注浆压力具有显著正相关性,注浆压力每增大0.1 MPa,通量线性增大约0.05 kg/m^(2)·s;注浆深度、注浆下倾角度、注浆管间距的增大会使表面通量减小;注浆压力对冒浆影响最为显著;采用袖阀管分段和施加上盖层的联合注浆方法能有效控制高铁路基注浆过程中的冒浆问题。

关键词：高速铁路有砟轨道冒浆有限元模拟施工优化

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高速列车头车流线型区域吹气控制的气动减阻研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1713-1722页

作者：王鑫然刘堂红陈晓栋夏玉涛陈争卫郭子健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湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 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湖南长沙410075 香港理工大学土木及环境工程系中国香港999077 国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心(香港分中心) 中国香港999077

为了探索头车流线型区域吹气减阻控制的可行性,采用改进的延迟分离涡模拟方法对不同吹气速度下的列车周围复杂流场进行模拟,通过风洞试验验证数值模拟结果的准确性。研究结果表明:在头车流线型区域采用吹气控制能够显著改变列车周围流... 详细信息

为了探索头车流线型区域吹气减阻控制的可行性,采用改进的延迟分离涡模拟方法对不同吹气速度下的列车周围复杂流场进行模拟,通过风洞试验验证数值模拟结果的准确性。研究结果表明:在头车流线型区域采用吹气控制能够显著改变列车周围流场特性;吹气口产生的气流能够避免高速来流对列车表面的直接冲击,有效地减小头车的压差阻力与摩擦阻力;吹气对中间车和尾车的气动阻力影响较小;吹气对列车周围的流场产生干扰效应,使得列车表面部分区域的湍动能增加;当吹气速度增加时,3车模型的减阻率增加,归一化净节约功率增加;当吹气速度为来流速度的0.2倍时,3车模型的减阻率为8.44%,归一化净节约功率为6.74%。

关键词：高速列车数值模拟流动控制气动减阻

400 km/h高速列车转向架底板的阻力影响数值模拟研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1201-1217页

作者：王雷刘堂红张师尚陈蓉蓉周斯琪刘宏康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湖南长沙410075 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 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湖南长沙410075

采用数值仿真方法研究明线运行400 km/h高速列车转向架底板包覆结构的气动阻力影响规律,揭示不同包覆形式及安装高度、缝隙间距这两类关键构型参数的阻力影响特性及流动结构的作用特征。研究结果表明:全封一体式及分体式底板包覆方案对... 详细信息

采用数值仿真方法研究明线运行400 km/h高速列车转向架底板包覆结构的气动阻力影响规律,揭示不同包覆形式及安装高度、缝隙间距这两类关键构型参数的阻力影响特性及流动结构的作用特征。研究结果表明:全封一体式及分体式底板包覆方案对整体均有明显的减阻效果,最优减阻率达9.76%,以头车转向架区域为主要减阻部件,但中间车阻力有所增加,且头车包覆越完整,中间车阻力增加越明显;在不同安装高度下,底板减阻效果呈非单调变化,头车底板适当下移有利于提高整车减阻效果,其原因主要是降低了中间车的转向架阻力;当底板缝隙间距维持在一定范围内时,整车减阻效果变化不大,继续增大缝隙会导致减阻效果变差,因为过大的缝隙将显著增强气流对转向架及舱体的冲击,导致整车减阻效果降低。

关键词：高速列车转向架气动阻力底板计算流体力学

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差异沉降引起隧道内道床脱空的发展规律研究

铁道工程学报 2024年第5期41卷 41-45,51页

作者：金浩赵晨王智弘东南大学南京211189 上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海200235

研究目的:为研究盾构隧道差异沉降对道床脱空的影响,本文建立包含管片、钢筋笼、螺栓的错缝拼装三维盾构隧道计算模型,并采用足尺试验对建模方法进行正确性验证。基于此,分析盾构隧道差异沉降作用下,不同道床长度与不同道床伸缩缝位置... 详细信息

研究目的:为研究盾构隧道差异沉降对道床脱空的影响,本文建立包含管片、钢筋笼、螺栓的错缝拼装三维盾构隧道计算模型,并采用足尺试验对建模方法进行正确性验证。基于此,分析盾构隧道差异沉降作用下,不同道床长度与不同道床伸缩缝位置对道床脱空的影响。研究结论:(1)在相同的隧道差异沉降率下,道床伸缩缝不与隧道环缝重合有利于道床与隧道的共同受力;(2)不同道床长度不影响道床脱空的损伤程度与“纺锤形”的脱空分布形态,但会影响道床底面的脱空范围,道床长度越大,中心块道床损伤范围越大;(3)道床伸缩缝与隧道环缝未重合条件下,道床底部损伤程度加深,沿隧道环缝位置产生贯通道床底面的损伤或脱空,道床伸缩缝越靠近管片中线,道床-隧道整体性越好,道床底部损伤程度越小,损伤范围越大,因此通过优化道床伸缩缝位置、控制道床长度,可以减少盾构隧道差异沉降产生的道床脱空病害;(4)本文研究可为盾构隧道内道床脱空病害整治提供参考。

关键词：地铁道床盾构隧道差异沉降脱空

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基于抗差自适应滤波的高速列车融合测速算法

同济大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 935-942页

作者：王小敏贾钰林张亚东魏维伟何静西南交通大学信息科学与技术学院成都611756 四川省列车运行控制技术工程研究中心成都611756 中国航天科技集团有限公司交通感知雷达研发中心上海201109

针对Kalman滤波在高速列车融合测速过程中因观测粗差和动力学模型误差而引起的融合精度下降问题,提出一种基于抗差自适应滤波的高速列车融合测速算法。首先,在Kalman滤波的基础上构建异常检测函数和误差判别统计量,用于检测和区分传感... 详细信息

针对Kalman滤波在高速列车融合测速过程中因观测粗差和动力学模型误差而引起的融合精度下降问题,提出一种基于抗差自适应滤波的高速列车融合测速算法。首先,在Kalman滤波的基础上构建异常检测函数和误差判别统计量,用于检测和区分传感器异常观测导致的观测粗差和动力学模型误差;然后,针对观测粗差和动力学模型误差,分别采用三段式函数和指数函数构造抗差因子和自适应因子,通过2种因子合理调节观测信息和模型信息在状态估计中的权重,从而降低观测粗差和动力学模型误差对融合结果的影响;最后,通过2种运行场景以及算法对比,仿真验证抗差自适应滤波算法性能。仿真结果表明,与基于Kalman滤波的融合测速算法相比,所提出算法无论在观测粗差场景还是在动力学模型误差场景,均具有更高的精度和稳定性。

关键词：铁路运输列车测速抗差自适应滤波高速列车信息融合

基于细观解析模型的铁路有砟道床力学特性研究

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铁道学报 2024年第6期46卷 129-137页

作者：王威陈诚肖键杨成忠熊昊华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 华东交通大学交通运输工程学院江西南昌330013 深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518061

有砟道床是由碎石道砟组成的一种散粒体结构,道砟颗粒之间的相互作用影响道床结构整体的力学特性。为研究道砟层内部的荷载传递和沉降规律,探明列车行驶过程中道床服役状态演变的机制,基于有限元ABAQUS平台软件,通过编制内部子程序对Cha... 详细信息

有砟道床是由碎石道砟组成的一种散粒体结构,道砟颗粒之间的相互作用影响道床结构整体的力学特性。为研究道砟层内部的荷载传递和沉降规律,探明列车行驶过程中道床服役状态演变的机制,基于有限元ABAQUS平台软件,通过编制内部子程序对Chang-Hicher模型进行二次开发,开展道砟集料的常规三轴试验以及碎石道床动力特性试验的数值模拟,从静、动力学角度阐明利用细观解析本构模型模拟道砟力学特性的可行性。进一步利用该模型研究高速列车荷载下道床的动态力学行为,从宏观层面探讨道床不同区域的沉降特征,从细观层面运用玫瑰图来分析道砟间接触力的分布情况和变化规律,分析行车速度和轴重等控制因素对接触力和位移的影响。研究结果表明,列车行驶过程中,荷载作用下方道砟的接触力整体水平最高、枕盒中心处次之,轨枕中心处最小,而这些区域内道砟的竖向位移变化基本相同;行车速度和轴重对道砟间接触力和道床下沉量均呈现正相关关系。

关键词：有砟道床细观分析 Chang-Hicher模型力学特性