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动车组铝合金焊接车体疲劳强度动态可靠度分析

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北京交通大学学报 2025年

作者：卢耀辉江明俊王秋实张雅东鲜于悦恒朱生长西南交通大学机械工程学院西南交通大学唐山研究院

动车组车体在服役过程中承受着复杂的多轴随机载荷作用，而由于焊缝区域是其疲劳薄弱部位，车体焊缝的疲劳可靠性随时间在发生变化，因此研究焊缝部位的动态疲劳可靠度对车体设计、运行安全和维修策略的制定都具有重要意义。本文首先编... 详细信息

动车组车体在服役过程中承受着复杂的多轴随机载荷作用，而由于焊缝区域是其疲劳薄弱部位，车体焊缝的疲劳可靠性随时间在发生变化，因此研究焊缝部位的动态疲劳可靠度对车体设计、运行安全和维修策略的制定都具有重要意义。本文首先编制中间车体垂向及纵向载荷谱，采用代理模型方法将车体所受的多轴随机载荷转化为焊缝部位的动态结构应力，并通过雨流计数法将其修正转化为车体焊缝部位的等效结构应力范围，应用两参数威布尔分布拟合得到应力概率分布；然后由铝合金焊接接头主S-N曲线导出强度数据，结合基于损伤的强度退化模型以及应力概率分布函数和概率密度函数，提出了一种动态应力-强度干涉模型，计算分析车体动态变化的疲劳强度可靠度。结果显示：车体关注部位疲劳强度可靠度在运行初期很高，随着运行里程的增加逐渐降低，在1400万公里服役里程中，位于车体底架垂向载荷输入位置附近的搭接焊缝疲劳强度可靠度降低最多，达0.1165；车体各关注点失效率随着运行里程的增加先减小后增加，呈现出浴盆曲线的早期失效期和损耗失效期特征。本文的研究还表明了采用多项式拟合法计算大型车体结构的动态应力是可行且高效的，可为车体运维及安全可靠度评估提供参考。

关键词：车辆工程焊接车体等效结构应力强度退化动态可靠度

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渗透氢对BCC金属裂纹扩展行为的影响

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 45-52页

作者：朱云蝶赵可可张吉鼎江晓禹西南交通大学力学与航空航天学院成都611756

在氢环境下,氢原子会吸附在金属材料表面.随着时间推移,氢原子会渗透进入金属内部占据空隙位置.氢原子的聚集会导致应力集中,最终进一步影响材料的力学行为.本文通过分子动力学方法研究氢在裂纹尖端行为的力学响应.研究结果表明,裂纹尖... 详细信息

在氢环境下,氢原子会吸附在金属材料表面.随着时间推移,氢原子会渗透进入金属内部占据空隙位置.氢原子的聚集会导致应力集中,最终进一步影响材料的力学行为.本文通过分子动力学方法研究氢在裂纹尖端行为的力学响应.研究结果表明,裂纹尖端吸附的氢降低了原子间的键合力,导致局部应力集中所需的临界外加载荷减小;使得材料在较低的断裂强度条件下发生破坏,并在很大程度上促进了裂纹的扩展.模拟观察到在外加载荷下吸附氢在裂纹尖端的渗透过程,氢原子会聚集在高应力区域,造成材料塑性降低.另外,渗透进材料的氢原子数目会随着计算时间的增加达到一个最大临界值.当施加应变增大,裂纹尖端渗透氢原子数最大临界值和达到临界值的时间会增加.

关键词：分子动力学裂纹扩展氢渗透塑性损失

铜添加对激光熔化沉积TC4钛合金组织及织构的影响

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材料工程 2025年 154-164页

作者：谢韶刘艳李俊杰张振林陈辉西南交通大学材料科学与工程学院

由于存在大的温度梯度，激光熔化沉积过程会沿沉积方向形成具有择优取向的粗大柱状晶，导致材料产生显著的各向异性。拟通过在钛合金中添加Cu以实现改变初生β晶粒形态、细化组织并弱化织构的目的。系统研究了不同含量的Cu添加对激光熔... 详细信息

由于存在大的温度梯度，激光熔化沉积过程会沿沉积方向形成具有择优取向的粗大柱状晶，导致材料产生显著的各向异性。拟通过在钛合金中添加Cu以实现改变初生β晶粒形态、细化组织并弱化织构的目的。系统研究了不同含量的Cu添加对激光熔化沉积TC4钛合金组织及织构的影响，结果表明，Cu元素能够显著细化柱状初生β晶粒，并使晶粒尺寸分布更加均匀，Cu元素添加量为4%（质量分数，下同）时能够实现完全的柱状晶向等轴晶转变，平均晶粒尺寸由未添加时的1490μm降低到385μm。添加Cu试样的晶粒内部仍为网篮组织，主要由α-Ti、β-Ti和少量Ti2Cu相组成，其中Ti2Cu呈短棒状分布在α-Ti板条的边界处，其在组织中的占比随Cu添加量的增大而增加。当添加8%Cu时，α-Ti的平均宽度为0.44μm，与未添加Cu试样的1.18μm相比降低了约63%。Cu添加能够显著降低激光熔化沉积钛合金的织构强度，当添加4%Cu时，α-Ti极图均匀分布倍数（multiples of uniform distribution,MUD）的最大值相比TC4降低了约71%。

关键词：激光熔化沉积 TC4钛合金铜添加微观组织织构

160Cr Ni Mo轧辊激光熔覆Mo、V铁基涂层的热疲劳性能

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中国表面工程 2025年

作者：张旭龙张云华胡登文刘艳方强韩辉西南交通大学材料科学与工程学院上海交通大学材料科学与工程学院

轧辊作为诸多行业生产过程中的主要消耗件，大量的报废造成我国能源和资源的巨大浪费。为修复报废轧辊表面并提高其热疲劳性能，在疲劳失效的160CrNiMo轧辊材料表面利用激光熔覆技术制备以T504为基础粉末并添加Mo、V元素的铁基涂层，采... 详细信息

轧辊作为诸多行业生产过程中的主要消耗件，大量的报废造成我国能源和资源的巨大浪费。为修复报废轧辊表面并提高其热疲劳性能，在疲劳失效的160CrNiMo轧辊材料表面利用激光熔覆技术制备以T504为基础粉末并添加Mo、V元素的铁基涂层，采用光学显微镜、扫描电子显微镜及热疲劳试验机等设备分析基体材料及熔覆层在热疲劳过程中的裂纹扩展速率、机理等。结果表明：添加Mo、V比例为1∶0.5、1∶1和1∶1.5的熔覆层平均硬度分别为59.2、59.9和59.1HRC，平均较基体提高了33.4%；当热疲劳试验循环2 000次后，基体材料试样裂纹长度为11.289 mm，添加Mo、V质量比为1∶0.5、1∶1和1∶1.5的熔覆层试样裂纹长度分别为3.185、16.596和8.401 mm。由于Mo、V元素的添加使熔覆层具有了较高的硬度，在热疲劳试验过程中疲劳裂纹的扩展均为脆性穿晶扩展，其中当添加Mo、V质量比为1∶0.5时，热疲劳性能较修复前的轧辊材料提高71.7%。对比了不同Mo、V比例的铁基涂层热疲劳性能，研究成果可为轧辊修复中铁基涂层体系的选取提供试验依据。

关键词：修复再制造轧辊激光熔覆热疲劳性能

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2A12/CFRP电偶腐蚀行为及防护

热加工工艺 2025年

作者：苏瑞顾玉李骁彭博文楚珑晟西南交通大学材料科学与工程学院

采用共固化模压成型工艺制备2A12铝合金与纤维增强树脂基复合材料（有无玻璃纤维防护层）的连接件。利用电化学腐蚀、盐雾腐蚀试验研究偶合体系的电偶腐蚀行为及耐蚀性能，并结合SEM和XPS对腐蚀后试样进行形貌观察、成分分析及腐蚀机理... 详细信息

采用共固化模压成型工艺制备2A12铝合金与纤维增强树脂基复合材料（有无玻璃纤维防护层）的连接件。利用电化学腐蚀、盐雾腐蚀试验研究偶合体系的电偶腐蚀行为及耐蚀性能，并结合SEM和XPS对腐蚀后试样进行形貌观察、成分分析及腐蚀机理研究。结果表明：添加玻璃纤维防护层的偶合体系平均电偶电流密度为0.112μA/cm2，比未防护体系降低了两个数量级。进行盐雾腐蚀后，添加玻璃纤维防护层不仅能够降低腐蚀程度，还能延迟腐蚀坑出现的时间。盐雾腐蚀后铝合金表面上会有Al2O3、Al OOH和Al(OH)3存在。

关键词： 2A12铝合金纤维增强树脂基复合材料电偶腐蚀腐蚀防护腐蚀机理

基于DCGAN数据增强的樱桃番茄可溶性固形物含量光谱检测方法

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食品科学 2025年第2期46卷 214-221页

作者：吴至境刘富强李志刚陈慧华东交通大学机电与车辆工程学院江西南昌330013

针对樱桃番茄在实际检测中样品数不足的特点,本研究提出一种深度卷积生成对抗网络(deep convolutional generative adversarial network,DCGAN)模型以同时扩充光谱数据及可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)标签数据,并建立... 详细信息

针对樱桃番茄在实际检测中样品数不足的特点,本研究提出一种深度卷积生成对抗网络(deep convolutional generative adversarial network,DCGAN)模型以同时扩充光谱数据及可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)标签数据,并建立一维卷积神经网络回归(one dimensional-convolutional neural networks regression,1D-CNNR)模型以提高模型的预测精度和泛化能力。为了比较,分别建立偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型和支持向量机回归(support vector regression,SVR)模型。将原始80个样品数据集、1000个样品的DCGAN扩充数据集和1080个样品的合并数据集,分别结合1D-CNNR、SVR及PLSR进行建模与预测。为了进一步验证模型的泛化能力,一批新的总数为40个样品的樱桃番茄数据作为上述3个模型的新测试集。结果显示,使用合并数据集划分所得校正集进行1D-CNNR建模后,模型为最优的SSC回归检测模型。此时1D-CNNR面向合并样品测试集的预测准确率最高,预测相关系数r_(p)=0.9807,均方根误差RMSE_(p)=0.1929;与SVR与PLSR对比,1D-CNNR面向新的40个样品数据集的预测准确率也最高,其r_(p)=0.9638,RMSE_(p)=0.2245。本研究可为有效准确检测樱桃番茄的可溶性固形物含量提供一种新思路。

关键词：樱桃番茄可溶性固形物含量可见-近红外漫反射光谱深度卷积生成对抗网络一维卷积神经网络

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基于轮对运动状态特征的高速列车蛇行识别方法

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铁道科学与工程学报 2025年

作者：文思宇宁静王子轩洪梓轩张兵陈春俊西南交通大学机械工程学院西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

蛇行运动稳定性是保证高速列车安全平稳运行的关键之一。剧烈的蛇行运动会导致较大的轮轨相互作用，极端情况下甚至可能引发脱轨，严重威胁行车安全，为保证列车的运行安全性及舒适性，需要对高速列车蛇行运动进行在线监测。目前，高速... 详细信息

蛇行运动稳定性是保证高速列车安全平稳运行的关键之一。剧烈的蛇行运动会导致较大的轮轨相互作用，极端情况下甚至可能引发脱轨，严重威胁行车安全，为保证列车的运行安全性及舒适性，需要对高速列车蛇行运动进行在线监测。目前，高速列车蛇行失稳的在线监测方法大多依据构架加速度信号的阈值进行判定，对蛇行运动稳定性状态的识别准确性不足。针对该问题，本文提出了一种基于轮对运动状态特征的高速列车蛇行识别方法，该方法将能够反映轮对在轨道上动态位置的轮对横移量和轮轨间隙余量作为蛇行状态识别参考的核心要素，并从工程应用的角度选择了构架横向加速度信号、构架纵向加速度信号分别作为轮对横移量与轮轨间隙余量的表征信号；为更好地捕捉轮对运动的复杂动态特征，利用CNN特征融合网络提取构架横向和纵向加速度的时域、时频域耦合信息；采用同步压缩小波变换和坐标卷积相结合的方式提取构架横向加速度信号的时频域信息，以提高蛇行状态识别的准确性和细粒度。为验证该方法的效果，本文通过轮对横移量的理论估算将真实数据人工标记为四类，并使用该数据进行实验验证，实验结果显示：所提方法能够实现对蛇行运动更精细的分级评估，其识别任务的准确率达到了98.7%，优于其他几种适用于不同输入特征的网络。与现行标准相比，此方法不仅能够对蛇行状态进行分级识别，还能有效提前预警时间。这表明了该方法在高速列车蛇行运动稳定性智能监测中具有一定的工程应用价值。

关键词：高速列车蛇行运动故障诊断特征融合卷积神经网络

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新型TBM螺旋槽滚刀磨损自锐性研究

摩擦学学报 2025年

作者：杨子腾张蒙祺莫继良章龙管周仲荣西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所西南交通大学盾构/TBM装备摩擦学设计实验室中铁工程服务有限公司

全断面隧道掘进机(TBM)是地下空间建设的大型机械设备，在交通隧道和水利水电等重大工程施工中都发挥着关键作用。盘形滚刀是TBM破岩掘进的执行部件，恶劣的工作条件会增大滚刀磨损速率，同时，磨损导致的刀具钝化会使滚刀的破岩性能持... 详细信息

全断面隧道掘进机(TBM)是地下空间建设的大型机械设备，在交通隧道和水利水电等重大工程施工中都发挥着关键作用。盘形滚刀是TBM破岩掘进的执行部件，恶劣的工作条件会增大滚刀磨损速率，同时，磨损导致的刀具钝化会使滚刀的破岩性能持续降低，是制约TBM掘进效率的1项瓶颈问题。本研究中尝试提出1种基于表面结构设计的具有自锐性的新型螺旋槽滚刀，开展现场试验得到其真实磨损状态，并验证其自锐性。对比了磨损前后破岩性能变化，并分析了自锐性引起的滚刀破岩性能的变化趋势。结果表明：螺旋槽滚刀和平顶滚刀磨损后破岩性能呈相反变化趋势，在给定侵入深度下，磨损后的螺旋槽滚刀所需载荷下降、比能降低，其主要原因在于磨损使该型滚刀与岩石的平均接触面积下降，滚刀更易侵入岩石；反之，磨损后的平顶滚刀接触面积增大，切削力和比能同时升高，钝化导致的破岩性能降低现象显著。新型螺旋槽滚刀自锐性问题研究可为滚刀设计与选型提供一定参考。

关键词：隧道掘进机盘形滚刀磨损破岩性能自锐性

供应链视角下交通运输业二氧化碳排放的影响因素分析

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安全与环境学报 2025年

作者：赵亮贺政纲西南交通大学交通运输与物流学院

为了进一步研究中国交通运输业CO2排放的影响因素，基于中国投入产出表和各产业部门CO2排放数据，建立了环境投入产出模型，在供应链视角下对中国交通运输业CO2排放的影响因素进行了结构路径分解。研究分别从碳排放强度、中间需求结构... 详细信息

为了进一步研究中国交通运输业CO2排放的影响因素，基于中国投入产出表和各产业部门CO2排放数据，建立了环境投入产出模型，在供应链视角下对中国交通运输业CO2排放的影响因素进行了结构路径分解。研究分别从碳排放强度、中间需求结构和最终需求3个影响因素角度进行了探讨。结果显示：（1）总体上看，在研究年限内，CO2排放的变化量越来越大，其中最终需求的正向影响最大，碳排放强度的负向影响最大；（2）研究发现了供应链中的4个主要产业部门，其排放及增长量均较大；（3）研究确定了排放变化量较大的供应链，并分析了其影响因素，且主要供应链具有向一层路径集中的趋势。

关键词：环境工程学交通运输业供应链二氧化碳排放投入产出模型结构路径分解