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内燃动车组动力包刚柔耦合双层隔振系统动力学建模及参数影响分析

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现代制造工程 2024年第5期 71-79,47页

作者：李超余康凡张建润刘晓波重载快捷大功率电力机车全国重点实验室株洲412001 中车株洲电力机车有限公司株洲412001 东南大学机械工程学院南京211189

动力包系统为内燃动车组的重要组成部分,其隔振性能直接关系到动车组的运行安全性及乘坐舒适性。针对动力包刚柔耦合双层隔振系统,提出了一种基于子结构频响函数综合的动力包刚柔耦合双层隔振系统建模方法。该方法将动力包系统分为发电... 详细信息

动力包系统为内燃动车组的重要组成部分,其隔振性能直接关系到动车组的运行安全性及乘坐舒适性。针对动力包刚柔耦合双层隔振系统,提出了一种基于子结构频响函数综合的动力包刚柔耦合双层隔振系统建模方法。该方法将动力包系统分为发电机组、散热器机组、公共构架和车体地板子结构,通过2次频响函数综合建立了公共构架B-基础D综合体和机组刚体的频响函数表达式,大大提升了建模效率与计算速度,对工程计算和设计具有重要的价值。通过与ABAQUS软件中有限元频响结果进行对比,验证了该方法的正确性与计算精度。以某型内燃动车组动力包系统为研究对象,利用该建模方法,结合动力包系统实际隔振设计需求,研究了子结构质量比、子结构刚度、子结构阻尼、各级隔振器刚度及阻尼等参数对动力包系统隔振性能的影响规律,为内燃动车组动力包隔振系统设计及优化提供了理论支撑。

关键词：动力包刚柔耦合双层隔振系统频响函数综合刚柔耦合隔振性能功率流

时速120 km地铁快线空气动力学试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1156-1167页

作者：陈勇李杨左建勇梁习锋同济大学上海201804 中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001 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

为探明设计时速120 km快速地铁列车在多区段桥隧衔接线路运行时的气动效应和气密性能,采用实车试验的方法,在武汉某多区段桥隧衔接地铁快线对某4车编组的新研A型密封性地铁列车开展空气动力学测试。实验测试系统采用LL-250-15A型Kulite... 详细信息

为探明设计时速120 km快速地铁列车在多区段桥隧衔接线路运行时的气动效应和气密性能,采用实车试验的方法,在武汉某多区段桥隧衔接地铁快线对某4车编组的新研A型密封性地铁列车开展空气动力学测试。实验测试系统采用LL-250-15A型Kulite压力传感器,通过测量列车外部和内部的瞬态压力变化,分析全线路车外压力波动特性,对比沿列车长度方向不同测点位置的压力变化幅值,并分析不同空调状态下的车内压力舒适性。经过3次实验测试分析,该实验的结果具有可重复性。研究结果表明:全线路运行时,列车在隧道段内加减速导致车外压力变化幅值明显大于高架段,气动效应最恶劣的位置为地下段人防门变截面处,列车上行通过该处时车外任意3 s内压力变化幅值为1 071 Pa,下行通过该处时车外任意3 s内压力变化幅值为905 Pa;相对于下行线全线路,上行线车外任意3 s内压力变化幅值大18.3%;列车正线运营时压力波保护阀会在压力变化剧烈区段进行动作响应,列车上行时,空调开启、压力波保护阀正常启用状态下,车内任意3 s内压力变化幅值相对于压力波保护阀打开未启用时减少了16%,下行时,减少了28%,空调压力波保护阀能够有效降低车外压力波动对车内气压变化的影响。本文研究成果可为快速地铁线路设计、地铁列车运营及地铁气密性优化提供参考依据。

关键词：地铁快线桥隧衔接实车试验压力波气密性

不同螺栓连接及外载荷加载方式下的排障器仿真对比分析

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电力机车与城轨车辆 2024年第3期47卷 77-83页

作者：郑龙刚李晓波朱卫中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

结构件的螺栓连接方式、外载荷加载方式对列车排障器有限元应力应变仿真结果的准确性有着重要影响。文章以某出口动车组的排障器为例,通过自由组合不同的螺栓连接方式及外载荷加载方式,对不同组合下排障器的应力分布情况进行仿真分析,... 详细信息

结构件的螺栓连接方式、外载荷加载方式对列车排障器有限元应力应变仿真结果的准确性有着重要影响。文章以某出口动车组的排障器为例,通过自由组合不同的螺栓连接方式及外载荷加载方式,对不同组合下排障器的应力分布情况进行仿真分析,并与试验结果进行对比。结果表明,采用均匀加载的外载荷加载方式、点面接触的螺栓连接方式时,仿真数据与试验数据最为接近,最符合实际工况场景。

关键词：排障器车体点面接触面面接触均匀加载

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轨道车辆侧窗玻璃虚拟装配技术研究

电力机车与城轨车辆 2024年第3期47卷 101-107页

作者：张龙饶勇高黎运阳周延锋马明明中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

虚拟装配技术是提升大部件一次性装配成功率并进行尺寸控制的有效途径之一。文章针对某轨道车辆侧窗曲面玻璃的尺寸控制与装配难题开展虚拟装配技术研究,采用三维扫描仪对窗框和玻璃的装配面进行扫描,并通过虚拟装配软件实现扫描模型和... 详细信息

虚拟装配技术是提升大部件一次性装配成功率并进行尺寸控制的有效途径之一。文章针对某轨道车辆侧窗曲面玻璃的尺寸控制与装配难题开展虚拟装配技术研究,采用三维扫描仪对窗框和玻璃的装配面进行扫描,并通过虚拟装配软件实现扫描模型和设计模型尺寸比对,以及扫描模型之间的虚拟装配。通过扫描模型与设计模型比对发现,车体窗框的尺寸与设计值偏差较小,而玻璃的尺寸与设计值偏差较大,尺寸偏差最大的区域出现在玻璃的弧形过渡区。通过玻璃和五个窗框虚拟装配显示,1号玻璃和五个窗框的装配间隙均小于粘胶厚度最低装配间隙,无法实现装配。而2号玻璃与窗框2和窗框3的装配间隙均在粘胶厚度最佳范围以内,2号玻璃可与窗框2或窗框3装配,实现了子装配体之间虚拟选配的目的。虚拟装配技术不仅实现了轨道车辆装配部件的尺寸控制,还能进一步提升装配工艺的数字化水平。

关键词：虚拟装配轨道车辆侧窗虚拟选配

畸形波浪环境下的埋首式无人艇水面运动特性研究

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上海交通大学学报 2024年

作者：巩超侯远杭张宇骐刘殿勇万跃进中车株洲电力机车研究所有限公司大连海事大学船舶与海洋工程学院

船舶在遭遇畸形波浪时，瞬间的冲击会使波浪载荷急剧变化，严重时甚至会造成船舶倾覆。为探究能有效抵御异常波浪冲击的特种船型，本文以一型对极端海况下高强度波浪载荷具有优良适应性的埋首式无人艇为研究对象，分析了其在多种波浪环... 详细信息

船舶在遭遇畸形波浪时，瞬间的冲击会使波浪载荷急剧变化，严重时甚至会造成船舶倾覆。为探究能有效抵御异常波浪冲击的特种船型，本文以一型对极端海况下高强度波浪载荷具有优良适应性的埋首式无人艇为研究对象，分析了其在多种波浪环境下的运动特性。首先基于雷诺平均Navier-Stokes方程（RANS），考虑了不同波幅的五阶Stokes波、畸形波对无人艇水面运动的影响；其次使用DFBI模型对船舶纵摇和垂荡两个自由度的运动进行分析；再次对仿真结果进行可视化处理，分析了船体表面压力、总阻力、运动响应和载荷特性。结果发现：随着波幅增加，埋首式无人艇的波浪载荷增大，运动响应更加剧烈；与五阶Stokes波相比，无人艇在畸形波中的波浪载荷更小，对船体结构安全具有较好的保护性，原因在于埋首式无人艇艏部集合了锥形船艏与球鼻艏的优势，对流经船艏的波浪产生了分散、分割的效果，有效抑制了波浪的冲击力，保证了无人艇在极端海况的航行安全。本研究的结果可为埋首式无人艇在畸形波等极端海况下的安全航行提供技术支撑。

关键词：畸形波埋首式无人艇波浪载荷数值模拟

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考虑大变形的柔性风电叶片气弹性分析

太阳能学报 2024年第2期45卷 143-151页

作者：王泽栋王靛漆良文陈严黄志鸿中车株洲电力机车研究所有限公司株洲412000 中国科学院工程热物理研究所北京100049 汕头大学智能制造技术教育部重点实验室汕头515063

针对超长柔性风电叶片在传统线性(小变形)条件下发生动力学分析失效的问题,提出考虑大变形结构的柔性叶片模型并进行气动弹性分析。首先将叶片简化成非均匀悬臂梁,利用大变形Euler-Bernoulli梁模型进行离散化建模;后结合叶素动量理论,... 详细信息

针对超长柔性风电叶片在传统线性(小变形)条件下发生动力学分析失效的问题,提出考虑大变形结构的柔性叶片模型并进行气动弹性分析。首先将叶片简化成非均匀悬臂梁,利用大变形Euler-Bernoulli梁模型进行离散化建模;后结合叶素动量理论,建立叶片的非线性结构动力学方程,并运用Newton-Raphson和逐步积分相结合的方式进行时域仿真。整个过程重点考虑大变形结构的刚度变化、以及柔性叶片截面扭转运动和外形变化。以DTU 10 MW风力机为算例,比较叶片在大变形和小变形结构下的动态气动特性,结果表明:动态响应中,大变形结构的刚度变化导致挥舞方向的叶尖位移明显增加,略微减小摆振方向的位移,同时叶尖扭角也会显著减小。此外,叶根面外载荷在大变形条件下会显著下降,但叶根面内载荷则会略微增加。这与传统线性条件下的气弹现象具有明显差异。该文的叶片模型能有效预测长柔叶片的动态气动特性。

关键词：风力机柔性叶片大变形结构气动弹性截面扭转

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可拆卸式全金属司机室结构研究

电力机车与城轨车辆 2024年第1期47卷 71-75页

作者：张兴孙亚洲闵阳春中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

可拆卸式全金属司机室结构分为活动部分和固定部分,可解决司机室内大设备的吊装问题,缩短各设备的同步装配时间,方便运用维护。文章重点分析了可拆卸式全金属司机室的结构和连接方式,并进行了强度仿真计算。计算结果表明:该可拆卸式司... 详细信息

可拆卸式全金属司机室结构分为活动部分和固定部分,可解决司机室内大设备的吊装问题,缩短各设备的同步装配时间,方便运用维护。文章重点分析了可拆卸式全金属司机室的结构和连接方式,并进行了强度仿真计算。计算结果表明:该可拆卸式司机室钢结构的分块设计完全满足整车结构强度和刚度要求。

关键词：可拆卸式司机室车体钢结构强度

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玻璃钢头罩粘接密封胶应力校核及失效分析

轨道交通材料 2024年第2期3卷 61-64页

作者：汪丽君王雪芳刘斌姚腾达中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

通过粘接试验及有限元计算,研究了轨道车辆玻璃钢头罩密封胶失效原因,提出了优化改进措施。结果表明:粘接胶、密封胶的弹性模量差异会导致密封胶优先承载,引起密封胶疲劳失效;长期作用的4 mm松弛变形未导致粘接接头剪切强度的降低,头罩... 详细信息

通过粘接试验及有限元计算,研究了轨道车辆玻璃钢头罩密封胶失效原因,提出了优化改进措施。结果表明:粘接胶、密封胶的弹性模量差异会导致密封胶优先承载,引起密封胶疲劳失效;长期作用的4 mm松弛变形未导致粘接接头剪切强度的降低,头罩、车体允许的装配尺寸公差可按4 mm控制;光照、湿热环境会导致胶黏剂表面老化失效,应适当提高外侧密封胶的检修频率,同时选用更耐候的胶黏剂。

关键词：头罩密封胶应力校核失效

基于工作模态分析的车辆车体刚体模态识别研究

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现代机械 2024年第1期 88-91页

作者：黄五羊中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

模态是表征结构固有特性的重要参数,结构模态参数的准确获取对校准模态数值计算模型以及后续结构动力修改具有重要参考意义。试验模态分析是获得大型复杂结构模态特征的重要手段。按照激励方式的不同实验模态分析可分为力锤激励和激振... 详细信息

模态是表征结构固有特性的重要参数,结构模态参数的准确获取对校准模态数值计算模型以及后续结构动力修改具有重要参考意义。试验模态分析是获得大型复杂结构模态特征的重要手段。按照激励方式的不同实验模态分析可分为力锤激励和激振器激励,对于轨道车辆整车模态测试,常规的激励手段往往因其激励能量不足而难以获取车辆的刚体模态特性。因此本文以楔块组合法作为激励输入,结合工作模态分析技术(OMA)对某城轨车辆进行刚体模态参数识别,其相关试验方法及结果可为轨道车辆刚体模态参数的获取提供参考。

关键词： OMA 城轨车辆模态参数识别半功率带宽法