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工程科学与技术 2024年第4期56卷 250-260页

作者：姜杰杨旭锋丁国富西南交通大学机械工程学院四川成都610031

高速列车动力学参数较多,有多个动力学性能的评价指标。综合考虑这些动力学指标进行参数灵敏度分析,对高速列车动力学参数的恰当匹配具有重要意义。现有的单输出灵敏度分析技术难以准确度量参数对车辆动力学综合性能的影响。为避免这一... 详细信息

高速列车动力学参数较多,有多个动力学性能的评价指标。综合考虑这些动力学指标进行参数灵敏度分析,对高速列车动力学参数的恰当匹配具有重要意义。现有的单输出灵敏度分析技术难以准确度量参数对车辆动力学综合性能的影响。为避免这一缺陷,本文引入了一种新的基于距离相关系数的多输出灵敏度分析技术。该方法通过求解单个输入与多个输出变量之间的距离相关系数,实现多输出全局灵敏度分析的目的。为提高灵敏度分析的效率,建立了多个动力学指标与输入参数的Kriging模型;为提高近似模型的精度,引入了一种新颖的多峰优化算法对Kriging模型的超参数进行全局寻优。与传统单目标智能优化算法不同,该优化算法通过引入种群差异指标,将单目标优化问题转化为双目标优化问题,从而增加了子代种群的多样性,避免了传统优化算法易于陷入局部最优解的问题。基于所提方法,以和谐号动车组动车为例,研究了多个动力学指标的多输出全局灵敏度。结果表明:由于增强了种群多样性,所提的超参数优化方法对Kriging模型精度和稳定性提升效果明显;基于距离相关系数的灵敏度分析方法能够更加合理地识别出对车辆动力学综合性能影响较大的参数,排除几乎没有影响的参数。

关键词：演化的多模优化 Kriging模型多输出灵敏度分析距离相关系数

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仿生层级薄壁方管耐撞性数值分析及优化

机械强度 2024年第3期46卷 618-625页

作者：徐飞秦睿贤陈秉智大连交通大学机车车辆工程学院大连116028

为提高传统薄壁方管的吸能效率,受甲虫翅鞘微观小梁结构启发,提出了一种仿生层级薄壁方管(Bionic Hierarchical thin-walled Square Tube,BHST)。基于超折叠单元理论,建立了BHST平均压溃力理论模型。通过非线性有限元法分析BHST与传统... 详细信息

为提高传统薄壁方管的吸能效率,受甲虫翅鞘微观小梁结构启发,提出了一种仿生层级薄壁方管(Bionic Hierarchical thin-walled Square Tube,BHST)。基于超折叠单元理论,建立了BHST平均压溃力理论模型。通过非线性有限元法分析BHST与传统多胞薄壁方管轴向吸能特性,研究了结构参数对BHST4-2结构耐撞性的影响。结果表明,理论预测与数值模拟结果吻合,相对误差均在7%以内。BHST具有优异的耐撞性。与二阶方管边长相比,壁厚对BHST4-2结构的耐撞性影响更显著。采用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)模型和遗传算法对BHST4-2结构进行了多目标优化,得到了结构最优参数。研究结果为设计具有优异吸能特性的薄壁方管提供了新思路。

关键词：仿生层级薄壁方管超折叠单元理论参数分析耐撞性多目标优化

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基于机电液耦合的钢轨打磨模型

西南交通大学学报 2024年

作者：曾鲁庆崔大宾李立西南交通大学机械工程学院

钢轨打磨是建立在钢轨打磨车行驶过程中的打磨作用，受钢轨打磨车动力学性能影响。钢轨打磨一般设置为恒功率打磨，涉及到砂轮钢轨接触关系、砂轮钢轨磨削关系、液压系统、控制系统等，是一个机电液耦合过程。将考虑机电液耦合的钢轨打... 详细信息

钢轨打磨是建立在钢轨打磨车行驶过程中的打磨作用，受钢轨打磨车动力学性能影响。钢轨打磨一般设置为恒功率打磨，涉及到砂轮钢轨接触关系、砂轮钢轨磨削关系、液压系统、控制系统等，是一个机电液耦合过程。将考虑机电液耦合的钢轨打磨过程建立在车辆轨道耦合动力学基础上，形成了的基于机电液耦合的钢轨打磨整体模型。通过与已有的实验数据对比，对该钢轨打磨模型进行了验证。车辆轨道动力学模型验证时，脱轨系数最大误差为11.11%，轮重减载率最大误差为7.69%，轮轴横向力最大误差为11.68%。液压控制模型验证时，0.7Hz与1.7Hz波磨下，无杆腔压力偏差率分别在（-2.96%，2.92%）、（-0.32%，1.38%）之间，无杆腔流量偏差率在(-24.11%，0)、(-48.72%，0)之间。磨削模型验证时，整体趋势一致，最大偏差点处偏差量为0.036mm。以上偏差均在可接受范围，证明此模型能应用于实际的钢轨打磨研究中。

关键词：钢轨打磨动力学性能机电液耦合 PID控制赫兹接触

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轮轨摩擦自激振动导致曲线啸叫研究

振动与冲击 2024年第14期43卷 73-79页

作者：冯晓航陈光雄董丙杰宋启峰唐宇西南交通大学机械工程学院成都610031

在地铁车辆通过狭窄的曲线轨道时,往往伴随着啸叫噪声的产生。为深入研究这一现象,该研究考虑了列车在曲线轨道行驶时的轮轨接触状态,进而建立了轮对-轨道系统的摩擦耦合有限元模型。随后,通过复特征值分析对该模型进行深入研究,并探讨... 详细信息

在地铁车辆通过狭窄的曲线轨道时,往往伴随着啸叫噪声的产生。为深入研究这一现象,该研究考虑了列车在曲线轨道行驶时的轮轨接触状态,进而建立了轮对-轨道系统的摩擦耦合有限元模型。随后,通过复特征值分析对该模型进行深入研究,并探讨了不同摩擦因数以及钢轨吸振器的类型及其参数对曲线啸叫产生趋势的影响。研究结果表明,轮对-轨道系统由于摩擦自激振动而引起的曲线啸叫噪声频率为482.4 Hz、1 205.1 Hz和2 153.9 Hz,这与现场测试结果相一致。此外,当摩擦因数大于或等于0.25时,轮对-轨道系统才会出现2 153.9 Hz的曲线啸叫噪声频率;而安装钢轨侧面吸振器及增大其连接阻尼或者选择合适的轨底吸振器结构均能有效地缓解轮对-轨道系统的摩擦自激振动。

关键词：曲线啸叫轮轨接触摩擦自激振动复特征值分析数值仿真

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动车组应急蓄电池箱的多目标优化

机械科学与技术 2024年第1期43卷 125-129页

作者：李娅娜高佳威大连交通大学机车车辆工程学院辽宁大连116028

针对动车组的应急蓄电池箱的安全问题和轻量化设计要求,综合多个优化目标对其进行优化分析。将主要部件的厚度作为设计变量,以应急蓄电池箱的总质量和和恶劣工况下的应力最小为优化目标,以其第1阶固有频率为约束函数,使用Box-Behnken设... 详细信息

针对动车组的应急蓄电池箱的安全问题和轻量化设计要求,综合多个优化目标对其进行优化分析。将主要部件的厚度作为设计变量,以应急蓄电池箱的总质量和和恶劣工况下的应力最小为优化目标,以其第1阶固有频率为约束函数,使用Box-Behnken设计方法获取样本数据。利用样本数据建立低阶多项式响应面模型,结合第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)进行多目标优化。结果表明:相较于单一的响应面法或遗传算法,本文采用的响应面法与遗传算法结合的方式,使得优化后的参数更加合理,轻量化和安全性均得到了保障。

关键词：响应面模型 NSGA-Ⅲ Box-Behnken设计轻量化安全性

踏面匹配与初始裂纹形态交互作用下车轮多轴疲劳裂纹扩展特性

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材料导报 2024年第4期38卷 187-191页

作者：黄奎龙余刚方修洋张昊楠西南交通大学机械工程学院成都610031 江西科技学院人工智能学院南昌330096

地铁车辆车轮裂纹常萌生于车轮踏面及亚表面,亚表面裂纹是影响车轮寿命的关键因素之一。借助有限元仿真方法,在轮轨接触三维模型亚表面处插入初始裂纹,研究了不同轮轨匹配形式、不同初始裂纹形态对亚表面疲劳裂纹扩展特性的影响。结果显... 详细信息

地铁车辆车轮裂纹常萌生于车轮踏面及亚表面,亚表面裂纹是影响车轮寿命的关键因素之一。借助有限元仿真方法,在轮轨接触三维模型亚表面处插入初始裂纹,研究了不同轮轨匹配形式、不同初始裂纹形态对亚表面疲劳裂纹扩展特性的影响。结果显示,车轮亚表面3 mm处接触应力数值最大,在锥形、LM型、LMA型三种踏面类型中,采用LM型踏面时车轮亚表面等效应力最大,最容易发生疲劳破坏;裂纹扩展均呈现出多轴疲劳裂纹扩展特性,锥形踏面工况下裂纹的扩展速率高于其余两种踏面类型下的裂纹扩展速率;不同初始裂纹角度中,45°初始裂纹角度是最危险的角度;初始裂纹深度对裂纹的扩展路径基本无影响。本研究结果对车轮亚表面埋藏裂纹缺陷评判及剩余寿命预测有一定的工程及理论指导意义。

关键词：车轮轮轨型面匹配初始裂纹亚表面疲劳裂纹扩展

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中低速磁浮列车噪声研究与分析

城市轨道交通研究 2024年第2期27卷 175-178,184页

作者：李颖华杨君高明廖小康欧峰钰中车唐山机车车辆有限公司唐山064099 西南交通大学机械工程学院成都610031

[目的]在实际运行过程中,中低速磁浮列车产生的噪声是影响其列车服务质量的关键,因此有必要对中低速磁浮列车进行噪声分析。[方法]介绍了中低速磁浮列车噪声试验方案;以某中低速磁浮车辆为例,对列车典型运行工况下的列车磁浮噪声、悬浮... 详细信息

[目的]在实际运行过程中,中低速磁浮列车产生的噪声是影响其列车服务质量的关键,因此有必要对中低速磁浮列车进行噪声分析。[方法]介绍了中低速磁浮列车噪声试验方案;以某中低速磁浮车辆为例,对列车典型运行工况下的列车磁浮噪声、悬浮架振动和直线电机电流进行分析,并提出相应的降噪措施。[结果及结论]9#电机测点处声压的噪声频率主要集中在低频段50 Hz以下,1000 Hz及其倍频处的噪声尤为明显。悬浮架垂向振动加速度主要集中于0~1.5 g(g为重力加速度),制动段垂向加速度明显高于加速段垂向加速度。悬浮架的垂向振动加速度高频振动成分主要集中在1000 Hz及其倍频处。1000 Hz的谐波电流会引起谐波电磁激振力,使车底机械结构发生电磁激振,进而引起磁浮列车车底的高频噪声。调整开关频率和加装滤波器等降噪措施能有效降低中低速磁浮列车的运行噪声。

关键词：中低速磁浮列车噪声

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碳纤维复合材料铆接过程的数值与实验研究

复合材料科学与工程 2024年

作者：刘亚康倪文波王雪梅西南交通大学机械工程学院

针对碳纤维复合材料板件之间的拉铆连接开展研究，对轨道车辆车体上常用的CR7621型抽芯铆钉的铆接过程进行数值模拟，并采用具备铆接过程力-位移检测功能的铆枪进行对比实验，获得铆接接头的成形情况和力学性能。对比分析表明，数值模... 详细信息

针对碳纤维复合材料板件之间的拉铆连接开展研究，对轨道车辆车体上常用的CR7621型抽芯铆钉的铆接过程进行数值模拟，并采用具备铆接过程力-位移检测功能的铆枪进行对比实验，获得铆接接头的成形情况和力学性能。对比分析表明，数值模拟的内、外部成形情况与实验结果基本一致，钉套鼓包处直径、最大铆接力等关键数据的偏差均在5%以内；进一步在试验机上对铆接接头开展剪切实验，接头失效形式为铆钉钉套的尾部被剪断，破坏时载荷-位移曲线具有较好的一致性，最大载荷平均值为17.7 kN，位移平均值为5.47 mm。研究可为轨道车辆碳纤维复合材料部件之间铆接工艺的应用提供支持。

关键词：轨道车辆铆接过程数值模拟剪切实验

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越南铁路及机车车辆的现状及展望

铁道标准设计 2024年

作者：樊子暄丁军君 CHIEN V T 吕涵李芾西南交通大学机械工程学院交通与运输大学机械工程学院

随着“一带一路”倡议的不断推进，中国与东南亚国家在铁路技术方面的联系越发密切。本文对越南铁路线路和机车车辆的技术指标、面临的挑战进行了介绍和思考。历经140余年的发展，越南铁路形成了以七条干线为主，总长约3?200?km的铁路... 详细信息

随着“一带一路”倡议的不断推进，中国与东南亚国家在铁路技术方面的联系越发密切。本文对越南铁路线路和机车车辆的技术指标、面临的挑战进行了介绍和思考。历经140余年的发展，越南铁路形成了以七条干线为主，总长约3?200?km的铁路网，其中共有2?500?km米轨线路、500?km准轨线路及200?km混合轨线路。目前共有383?辆机车以及6?094?辆各式车辆，其中机车大部分依靠进口，少量为本土生产，车辆绝大部分为本土生产。越南铁路技术标准与中国铁路标准相近，铁路系统较为完善，但由于长久以来缺乏足够重视及专业维护，导致越南铁路普遍存在钢轨磨损严重、线路条件较差、曲线过多、轮对磨耗严重等问题，制约了越南铁路的发展。越南交通部最新的发展规划中将有2?400?000?亿越南盾的新铁路项目，包括对2?440?km既有铁路线路的维护及新规划的9?条线路建设，将使越南铁路产生巨大变化。中越铁路连接已有百年历史，有良好的合作基础，在“一带一路”迅速发展的当下，应充分关注中越铁路轨距不同、运营环境不同等问题，进一步加强中越双方在铁路技术、机车车辆、铁路标准方面的合作，为中越铁路的建设与发展提供强而有力的支持。

关键词：越南铁路米轨铁路机车车辆线路条件线路标准发展规划