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车端侧滚减振装置对高速双层动车组动力学性能的影响分析

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中国机械工程 2024年第4期35卷 742-751页

作者：王昕代亮成杨东晓罗贇池茂儒郭兆团曾鹏程西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心青岛266111

双层动车组设置较大的二系横向阻尼来抑制一次蛇行引起的共振,而较大的二系横向阻尼会使车辆的横向平稳性变差。针对某型高速双层动车组横向平稳性差的问题,基于车端侧滚减振装置的工作原理建立了车端侧滚减振装置在车体滚摆和摇头运动... 详细信息

双层动车组设置较大的二系横向阻尼来抑制一次蛇行引起的共振,而较大的二系横向阻尼会使车辆的横向平稳性变差。针对某型高速双层动车组横向平稳性差的问题,基于车端侧滚减振装置的工作原理建立了车端侧滚减振装置在车体滚摆和摇头运动状态下的数学模型,并将AMEsim软件中建立的减振器仿真模型与台架试验进行验证。最后通过建立车端侧滚减振装置与被试车辆的联合仿真模型,在不改变车辆现有悬挂参数的基础上对车端侧滚减振装置的关键参数进行优化选取。仿真结果表明,车端侧滚减振装置可以在不影响车辆垂向平稳性、保证曲线运行安全性的前提下有效改善双层动车组的横向平稳性。

关键词：高速双层动车组车端侧滚减振装置横向平稳性参数优化

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强横风下高速列车外风挡非定常气动载荷特性研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1782-1792页

作者：史永达徐晔李雪亮杨明智中车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程技术研究中心国家工程实验室山东青岛266111 中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心山东青岛266111 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

随着列车服役时间的延长,在恶劣运营环境作用下,外风挡容易出现变形、龟裂等故障问题,危害行车安全。为分析恶劣环境下外风挡的位移、应力及气动激励的变化规律,基于流固耦合振动理论,采用数值仿真方法,分析高速列车以速度250 km/h在不... 详细信息

随着列车服役时间的延长,在恶劣运营环境作用下,外风挡容易出现变形、龟裂等故障问题,危害行车安全。为分析恶劣环境下外风挡的位移、应力及气动激励的变化规律,基于流固耦合振动理论,采用数值仿真方法,分析高速列车以速度250 km/h在不同横风风速环境下运行时,车端外风挡的气动性能和流固耦合特性。研究结果表明:列车不同位置处的外风挡均在迎风侧的尾流区域产生最大位移和应力,且随横风风速的提高而增大。当车速为250 km/h,横风风速为25 m/s时,外风挡的最大位移产生于Fd1-3截面,对应的位移为8.63 mm。气动力频率方面,外风挡所受气动力的主频较为集中,不同位置的气动力主频均围绕一个固定值小幅波动。在15、20和25 m/s横风风速下,外风挡所受气动力主频分别为5、15和19 Hz。综合位移与气动激励情况,二者在整体趋势上有较好的对应关系,位移的响应会略微滞后于气动激励的响应。

关键词：流固耦合高速列车外风挡强横风气动特性

循环盐雾环境中碳纤维复合材料-6082铝合金螺栓连接结构中铝合金的腐蚀行为

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腐蚀与防护 2024年第4期45卷 26-32页

作者：孙晓光陈志坚王睿周学杰吴军中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111 武汉材料保护研究所有限公司武汉430030 湖北武汉大气淡水环境材料腐蚀国家野外观测科学研究站武汉430030 高速磁浮运载技术全国重点实验室青岛266111

采用循环盐雾加速腐蚀试验,通过腐蚀速率测试、腐蚀形貌观察和电化学方法研究了碳纤维复合材料-6082铝合金螺栓连接结构中6082铝合金的腐蚀行为。结果表明:与碳纤维复合材料连接后,6082铝合金的腐蚀速率是未连接试样的13倍,铝合金与裸... 详细信息

采用循环盐雾加速腐蚀试验,通过腐蚀速率测试、腐蚀形貌观察和电化学方法研究了碳纤维复合材料-6082铝合金螺栓连接结构中6082铝合金的腐蚀行为。结果表明:与碳纤维复合材料连接后,6082铝合金的腐蚀速率是未连接试样的13倍,铝合金与裸露的碳纤维接触处的腐蚀最严重。随着腐蚀时间的延长,铝合金的腐蚀电位逐渐下降,腐蚀电流密度增大,耐蚀性减弱,铝合金表面的腐蚀产物逐渐形成致密和疏松的双层结构。

关键词：铝合金碳纤维复合材料螺栓连接

结构缝隙宽度对6A01-T5铝合金腐蚀行为的影响

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表面技术 2024年第20期53卷 61-68页

作者：孙晓光郭小玉向利李博文马麦收中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 中国电器科学研究院股份有限公司工业产品环境适应性全国重点实验室广州510300 中国科学院金属研究所沈阳110016

目的研究6A01-T5铝合金缝隙腐蚀行为规律,为6A01-T5铝合金缝隙腐蚀的防治提供理论依据。方法采用常温常压浸泡法对缝隙深度恒定、缝隙宽度不同的6A01-T5铝合金缝隙腐蚀试样在碱性Na Cl溶液中进行不同时间的腐蚀试验,采用数码相机、扫描... 详细信息

目的研究6A01-T5铝合金缝隙腐蚀行为规律,为6A01-T5铝合金缝隙腐蚀的防治提供理论依据。方法采用常温常压浸泡法对缝隙深度恒定、缝隙宽度不同的6A01-T5铝合金缝隙腐蚀试样在碱性Na Cl溶液中进行不同时间的腐蚀试验,采用数码相机、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)检测分析腐蚀后试片宏观形貌、腐蚀产物形貌和成分,采用白光干涉仪检测试片表面微观轮廓和腐蚀坑深度,采用电子天平检测腐蚀失重。结果缝隙宽度为0.15mm和0.3mm的试片沿缝口产生腐蚀沟,并在缝内产生局部腐蚀坑,浸泡45 d后腐蚀沟宽度和最深腐蚀坑深度分别约为2500μm、60μm,和1200μm、80μm。而缝隙宽度为0.5 mm的试片在缝口处并未检测到明显的腐蚀沟,腐蚀45 d后最深腐蚀坑深度约40μm;试片腐蚀失重随腐蚀时间的延长呈上升趋势,且在腐蚀过程中均表现为缝隙宽度为0.3 mm的试片腐蚀失重最大,缝隙宽度为0.15 mm的试片次之,缝隙宽度为0.5 mm的试片最小。结论在碱性Na Cl溶液中,6A01-T5铝合金缝隙腐蚀程度随缝隙宽度的增加呈先增大后减小的趋势,并随腐蚀时间的延长腐蚀程度逐渐上升;缝隙腐蚀会在缝口处产生沿缝口方向的腐蚀沟,并随着缝隙宽度的增加腐蚀沟孕育周期延长,腐蚀沟宽度减小,当缝隙宽度达到0.5 mm时,不再产生明显的腐蚀沟。

关键词：缝隙腐蚀铝合金碱性环境缝隙宽度

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一种铝蜂窝夹层结构仿真方法研究

现代商贸工业 2024年第14期45卷 232-234页

作者：李召富王万静李云峰中车青岛四方机车车辆股份有限公司高速磁浮运载技术全国重点实验室山东青岛266000

铝蜂窝复合板结构包括铝蜂窝结构及上下面板,上下面板与铝蜂窝结构通过胶接或焊接形成复合板结构,蜂窝结构是由极薄基材相互连接的胞元形成的结构体,相对来说六边形铝蜂窝应用最为广泛,因其具有轻量化程度高、隔音性能好等优点。但铝蜂... 详细信息

铝蜂窝复合板结构包括铝蜂窝结构及上下面板,上下面板与铝蜂窝结构通过胶接或焊接形成复合板结构,蜂窝结构是由极薄基材相互连接的胞元形成的结构体,相对来说六边形铝蜂窝应用最为广泛,因其具有轻量化程度高、隔音性能好等优点。但铝蜂窝复合板成型后,与其他部件接口设计困难,本研究提出一种铝蜂窝接口结构设计方案,并通过有限元仿真,分析不同结构参数对性能影响程度。

关键词：铝蜂窝结构有限元应力集中刚度疲劳

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常导高速磁浮轨道梁分析研究

现代城市轨道交通 2024年第9期 31-36页

作者：刘新武付善强梁鑫中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 高速磁浮运载技术全国重点实验室山东青岛266111

文章结合常导高速磁浮交通系统的特性,通过比对多种轨道梁结构的特点,构建磁浮车辆载荷与轨道梁相互作用的振动模型,并通过模型分析,揭示轨道梁在不同运行条件下的振动特性。研究发现,针对不同的运行场景应优选适配的轨道梁结构以提升... 详细信息

文章结合常导高速磁浮交通系统的特性,通过比对多种轨道梁结构的特点,构建磁浮车辆载荷与轨道梁相互作用的振动模型,并通过模型分析,揭示轨道梁在不同运行条件下的振动特性。研究发现,针对不同的运行场景应优选适配的轨道梁结构以提升系统性能。文章所构建的车辆荷载-轨道梁模型可有效捕捉轨道梁振动的主要特征和振动规律,对其进一步分析可知,车辆移动速度、系统阻尼、车辆长度以及桥梁与移动荷载的基频比等因素均对轨道振动有显著影响。该研究可为未来常导高速磁浮轨道梁设计与优化提供重要的理论依据与参考。

关键词：常导高速磁浮轨道梁桥梁结构振动

G20Mn5QT铸钢激光熔覆316L涂层微动摩擦磨损特性研究

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摩擦学学报 2024年

作者：冯芸谭清云孙浩钟张志毅韩晓辉彭金方朱旻昊西南交通大学材料科学与工程学院中车青岛四方机车车辆股份有限公司西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

针对G20Mn5QT铸钢基体及316L熔覆涂层，利用切向微动磨损试验机，在球/平面接触模式下开展切向微动磨损试验。探讨了在固定法向载荷为30 N时，不同位移幅值下（D=10、20、40 μm）的切向微动损伤机制和损伤演变规律。通过采用X射线衍射... 详细信息

针对G20Mn5QT铸钢基体及316L熔覆涂层，利用切向微动磨损试验机，在球/平面接触模式下开展切向微动磨损试验。探讨了在固定法向载荷为30 N时，不同位移幅值下（D=10、20、40 μm）的切向微动损伤机制和损伤演变规律。通过采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、白光干涉仪和电子能谱仪（EDS）等设备对铸钢基体与316L熔覆涂层的表层物相、磨损区表面形貌轮廓以及磨痕化学元素等进行分析与表征。结果表明：经激光熔覆316L涂层后，熔覆过程中生成的Cr0.19Fe0.7Ni0.11等含Cr硬质相以及均匀的金相组织使涂层表面的硬度提高14.3%；在法向载荷Fn=30 N时，随着位移幅值的增大，铸钢基体及熔覆涂层的微动运行状态均由部分滑移区逐渐向混合区至完全滑移区转变，且稳定阶段的摩擦系数逐渐增加，磨痕损伤程度逐渐加剧；在部分滑移区，铸钢基体及熔覆涂层损伤机制均为黏着磨损，在混合区及完全滑移区其损伤机制均为磨粒磨损、剥层和氧化磨损；316L熔覆涂层的损伤程度较铸钢基体轻微，在混合区及滑移区时，316L熔覆层磨损率相较于G20Mn5QT铸钢基体降低约4.26%与19.1%，相较于G20Mn5QT铸钢基体，316L熔覆涂层表现出较高的抗微动磨损性能。

关键词： G20Mn5QT铸钢 316L熔覆涂层微动磨损损伤机制再制造

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柔性车体与构架对车辆振动响应的影响分析

机械设计 2024年第1期41卷 178-182页

作者：田洪雷孙维光谷理想肖守讷李凯中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心山东青岛266111 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031

文中为在车辆多体动力学仿真中将车体和构架考虑成柔性体,使用有限元子结构分析,对车体和构架有限元模型进行缩减。通过刚柔耦合多体动力学仿真,获得车辆线路实际测点处振动加速度响应,并与实测数据进行对比,研究柔性车体与构架对车辆... 详细信息

文中为在车辆多体动力学仿真中将车体和构架考虑成柔性体,使用有限元子结构分析,对车体和构架有限元模型进行缩减。通过刚柔耦合多体动力学仿真,获得车辆线路实际测点处振动加速度响应,并与实测数据进行对比,研究柔性车体与构架对车辆振动响应的影响。研究结果表明:相对于多刚体动力学模型,将车体和构架柔性化处理后进行仿真,车辆在更多频率处的振动响应会增大,计算得到的测点振动加速度均方根值也更大,与实测数据更接近,证明了在进行车辆系统动力学分析时将车体和构架考虑为柔性体的必要性。

关键词：刚柔耦合柔性车体柔性构架振动加速度

基于虚拟激励法的地铁车辆排障器疲劳失效研究及拓扑优化

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中国机械工程 2024年

作者：刘阳温泽峰吴兴文周亚波陶功权张振先侯建文易志西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室西南交通大学机械工程学院中车青岛四方机车车辆股份有限公司成都地铁运营有限公司

排障器是地铁车辆重要的安全保障装置。通过线路试验及理论研究对排障器失效原因进行调查分析，发现排障器的一阶固有模态（95.7 Hz）与小半径曲线钢轨波磨的通过频率95 Hz接近，从而导致排障器共振是其过早发生疲劳失效的主要原因。根... 详细信息

排障器是地铁车辆重要的安全保障装置。通过线路试验及理论研究对排障器失效原因进行调查分析，发现排障器的一阶固有模态（95.7 Hz）与小半径曲线钢轨波磨的通过频率95 Hz接近，从而导致排障器共振是其过早发生疲劳失效的主要原因。根据失效原因对其进行拓扑优化设计，利用模态错频设计方法，将排障器一阶固有模态提升至160 Hz，解决排障器的共振问题。提出一种基于虚拟激励法的子结构分析技术，建立随机振动模型，再现排障器真实服役工况下的振动环境，计算关键位置动应力。结果表明，仿真与实测最大动应力误差为1.8%。最后，优化激励加载处理方法，基于线路实测数据，验证排障器的疲劳寿命。分别采用Dirlik法及Zhao-Baker法计算优化后排障器的疲劳寿命，结果表明优化结构在焊缝及母材位置均满足30年360万公里的设计寿命要求。

关键词：排障器钢轨波磨动应力虚拟激励疲劳寿命