利用数值方法分析钢轨离散支撑引发曲线钢轨初始波浪形磨损形成的机理。建立车辆轨道耦合动力学模型、轮轨滚动接触理论模型和轮轨界面材料摩擦磨损模型为一体的钢轨磨耗型波浪形磨损计算模型。考虑半个车辆模型和有限计算长度的轨道模型,利用Hertz非线性接触弹簧和沈志云-Hydrick-Elkins非线性蠕滑理论耦合车辆和轨道的计算模型来计算轮轨的法...
提出一种独立轮对柔性耦合径向转向架的新方案。通过理论分析推导出独立轮对柔性耦合径向转向架最佳耦合刚度的表达公式。通过仿真分析得知,只要耦合刚度选取合理,无论曲线半径和列车运行速度等外界条件如何变化,独立轮对柔性耦合径向转向架都会在二系悬架系统和柔性耦合机构的协同作用下自动把前后轮对调整到径向位置,说明独立轮对柔性耦合...
国内目前正在设计、研制30t轴重铁路货车,原用于21t、25t轴重转向架的交叉支撑装置拟用于该型车辆。运用环境(轴重)改变后,在多大程度上改变了转向架交叉支撑装置的疲劳寿命,对于车辆尚处于设计阶段而不能通过实测车辆线路动应力来评估车辆结构强度的交叉支撑装置来说,需要寻求一种新的研究方法来实现疲劳寿命预测目的。由此,在建立三种...
为使车辆横向稳定仿真分析更好地体现其特殊的自激振动意义,提出一种基于轮轨匹配的横向稳定性分析新方法。与轮对几何接触相比,自由轮对接触过程(接触几何/力学)可以得到更加精确的匹配计算结果。结合地铁车辆实例,运用临界速度线性分析方法给出车辆临界速度随等效锥度的变化曲线。若轮轨匹配合理,临界速度的线性结果与非线性仿真验证相...
列车的可靠制动是其安全运行的必要保证,而制动过程中的防滑控制又是安全制动和缩短制动距离的有效途径。建立车辆制动动力学模型和单轮对制动动力学模型,车辆系统自由度为42,建模中考虑车辆系统悬架力非线性、轮轨接触几何关系非线性和轮轨蠕滑力非线性。考虑到盘型制动系统的摩擦特性和制动缸压力变化特性,建立了制动系统力学模型。采用P...
基于车辆--轨道耦合动力学理论,建立车辆--轨道垂向耦合模型,轨枕采用有限元梁模型。在轮对扁疤初速度激励模型和位移激励模型下,计算车辆轨道系统的振动响应,并与轨枕集中质量模型仿真结果进行比较。结果表明,轨枕模型的选取对轮轨力影响较小,但轨枕有限元梁模型可以反映沿轨枕长度方向在不同时刻的振动响应,而且计算出轨枕振动的速度分...
列车运行速度的不断提高使转向架焊接构架疲劳破坏问题日益突出,由于缺乏适用于国内材料和焊接条件的基础疲劳性能数据,对机车车辆工业广泛使用母材和主要焊接接头形式的疲劳性能基本数据库的建设就显得十分必要。利用瑞士RUMAL电磁高频疲劳试验机测定16MnR板材对接接头的疲劳性能。使用成组法和台阶法获得接头的S-N曲线、存活率95%置信度水...
首先对欧洲国际铁路联盟(Union enternationale des chemins der fer,UIC)高速轮轨型面S1002/UIC60和我国准高速型面LMa/CHN60进行接触几何分析,认为LMa/CHN60型面共形度太低,对钢轨磨损以及滚动接触疲劳极为不利。以改善钢轨的受力状态为出发点,在对钢轨型面扩展法进行数值研究的基础上,采用钢轨局部型面扩展法,根据我国60kg/m钢轨...
对铁路车轮运行过程中非圆化问题进行分析和非圆化形式进行定义分类。建立一个新的真实模拟车轮椭圆化的数学模型,结合车辆/轨道空间耦合动力学模型,分析计算出高速车轮椭圆化引起的车辆轮对横向动力响应,确定了车速200km/h轮对椭圆度对蛇行运动影响范围。数值结果分析表明,高速车轮椭圆化将导致车辆系统横向蛇行失稳,严重恶化其运行品质...
基于有限元法和非稳态导热问题微分方程,建立轮轨摩擦温升三维数值分析模型。分析轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨接触区附近摩擦温度场的影响。模型中考虑了轮轨与环境间的对流换热和轮轨接触界面的相互导热过程。分析结果表明,轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨摩擦接触温升及其热影响层深度都有明显影响。轮重不仅影响轮轨表面最高摩...
为揭示轨底坡与两种踏面的轮轨滚动接触行为之间内在联系,利用改进数值算法分析不同轨底坡下,LM踏面和LMA踏面车轮沿中国钢轨60kg/m(CHN60)上滚动接触时的接触几何参数、轮轨接触点处的刚性蠕滑率的变化情况,再根据Kalker的三维弹性体非赫兹滚动接触理论,详细地分析两种轮对滚动接触斑上的正压力和切向力分布。利用弹性力学中Bossinesq-C...
R410a是被广泛看好的一种R22替代物,研究R410a的凝结换热特性对于开发适用此类制冷工质的凝结换热设备具有重要意义。搭建了微细尺度凝结换热试验台,测量了饱和温度为40℃、质量流速为200-1000kg/(m^2·s)、干度为0.2~0.8条件下R22和R410a在内径为0.941mm不锈钢圆管内的凝结换热系数,分析了质量流速和干度对凝结换热的影响,并把试验数...
通过齿轮传动线外啮合机理分析,提出沿啮合作用线方向构建“系统等效误差一轮齿综合变形”计算模型的方法。按统计规律将齿轮主要误差项沿啮合线一次合成为系统等效误差;根据啮合原理和“轮齿综合变形-载荷历程”曲线,反推出线外啮入冲击点的轮齿变形。将系统误差与轮齿变形沿啮合线二次合成,推导出线外啮入冲击点几何位置判据。获得啮入点...
建立含转子不平衡/松动耦合故障的转子--滚动轴承--机匣耦合系统动力学模型。在模型中,考虑转子不平衡和轴承座松动故障的耦合、滚动轴承间隙、滚动轴承滚珠与滚道的非线性赫兹接触力以及由滚动轴承支撑刚度变化而产生的变柔性振动。运用数值积分方法获取系统响应,并利用振幅--转速曲线、分叉图、相平面图、频谱图、Poincare断面图和轴心轨迹...
推导内外压载荷下梯度材料球罐与时间相关行为的解析公式,在此基础上分别分析弹性梯度分布和蠕变梯度分布对球罐蠕变应力应变的影响。计算结果表明弹性参量的梯度变化只对蠕变初始阶段应力分布有影响,当蠕变应力达到稳态值后,球罐中的应力水平将只取决于蠕变参量的梯度分布;而蠕变应变分布则同时与材料的弹性和蠕变两种梯度变化有关。就降低...
采用旋转圆盘试验机以45m/s对8种奥氏体铁基合金的抗空蚀性能与2种不同晶体结构马氏体铁基合金进行对比研究,通过对组织结构X射线分析和表面局域弹性he值的模拟测定,探索相变对抗空蚀性能的影响规律及机理。结果表明,空蚀诱发相变与未诱发相变的奥氏体材料及马氏体材料试验48h空蚀率都随着局域弹性he。值增加而降低,局域弹性he值是抗空蚀性...
为了掌握磨损过程的动力学行为规律,应用分形和混沌理论开展磨合吸引子研究。在MMW-1型摩擦磨损试验机上进行磨损试验,并提取磨损过程中的摩擦因数时间序列信号;采用延迟坐标状态相空间重构技术研究磨合吸引子的形成和消失过程,并用关联维数方法计算和研究磨合吸引子的分形维数及其变化规律。研究结果表明,磨合过程是磨合吸引子的形成过程...
通过建立介质层的运动方程和仿真试验,研究振动磨碎机磨腔内介质群的运动规律。考虑弹性力和阻尼力的影响,建立振动磨碎机的微分方程,描述机体的动态特性。分析系统在简谐激励力作用下,机体结构产生的应力和变形。研究结果表明,在适当的振动强度下,介质群以一定的频率做相对于简体中心的回转运动,介质在一定的区域形成稳定的圆弧状运动轨...
机电耦联系统动力学系统是典型的多输入、多输出、非线性、强耦合、不确定性系统。机电耦联系统动力学的建模与计算对于深入研究机电一体化装备整机动力学性能,改善控制精度等方面具有重要意义。据此,针对固体火箭药柱整形装备主轴部件2自由度机电耦联系统,运用Park变换推导该系统基于伺服电动机dq0坐标系的拉格朗日-麦克斯韦方程,建立包括...
面向车灯反射器配光曲面建模中高精度和高效率的基本要求,提出一种基于迭代微调的复杂曲面快速建模方法。该方法通过对曲面基本骨架曲线控制项点的微调计算,使曲面能够较好地满足精度误差控制要求,同时迭代拟合过程的快速收敛,实现了曲面微调过程的自动化,从而保证了高效的曲面逆向建模。设计实例表明该方法能够稳定、快速地创建高精度的车...
提出螺旋锥齿轮刀倾展成法运动学转换模型,以一组4阶麦克劳林公式近似地表达刀倾法加工时的各轴运动。为了满足加工仿真的实时化要求,获得转换矩阵n阶导数的近似表达式。通过实例,对比简化公式和原公式的时间消耗。基于简化公式,设计一个虚拟齿轮加工软件。根据一套实际加工设计参数,在虚拟加工系统中生成了齿轮零件,并与实际生产的齿轮进...
设计一种层叠式聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)主动约束层阻尼结构,将其应用于圆柱壳结构,采用Hamilton变分原理,导出局部附加层叠式PVDF主动约束层阻尼(ALCLD)圆柱壳的振动控制方程。给出层叠式PVDF主动约束层作动力的解析表达式,对两端简支圆柱壳的振动控制进行模拟。研究表明,层叠式PVDF主动约束阻尼层结构产生的作动力...
针对Mallat算法中存在的频率混叠现象,提出一种应用小波变换和经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)检测基波的新方法。应用离散二进小波变换将谐波信号分解成不同频带的子带信号,并确定了最佳分解级数。对包含基频成分的子带信号进行单子带重构,再利用经验模态分解就能提取出基波,最后在时域上采用最小二乘法估计基频和幅值...
空间柔性机器人和航天器挠性附件在转动调姿时或者外部扰动带来的振动问题,尤其是在平衡点小幅值的模态频率上的振动很难控制,这将影响系统的稳定性和指向精度。为解决该问题,提出一种基于加速度传感器信号反馈的非线性控制算法,在理论上分析其稳定性和优越性。由于加速度传感器和压电驱动器或电动机的异位配置带来的相位滞后导致控制系统为...
提出旋转型行波超声波电动机中柔性转子的明确定义,指出柔性转子属于做大范围运动的弹性圆板的动力学范畴,得到了柔性转子上任意点的运动描述。利用Lagrange方程,得到柔性转子的刚柔耦合的动力学模型,并将其与基于柔性转子的接触界面模型、定子的半解析动力学模型有机地融合在一起,得到了整个电动机的动力学描述。通过分析实例,表明当把转...
为研究泵内三维湍流场,以FY型液下泵为研究对象,基于Reynolds时均化的N-S方程和标准的k-ε两方程湍流模型,采用多重参考坐标系法,对单级液下泵包括进水室、叶轮及压水室的三维湍流场进行了耦合计算。得到液下泵叶轮内静压、相对速度沿叶片表面的变化规律以及压水室内静压、速度分布。计算结果表明,叶轮各叶片间流道内相对速度沿叶片工作面先...
采用双向渐进结构优化方法(BESO)研究循环对称结构拓扑优化设计问题。循环对称结构的几何特征无法划分为均匀一致的网格,造成单元灵敏度计算结果与单元体积直接相关,不同网格剖分后的单元体积分布将导致渐进优化过程中不同的单元去除顺序,最终使得优化结果具有单元体积依赖性。针对循环对称结构的特殊性,提出灵敏度密度新概念与消除非等体...
为提高模具的磨损性能和使用寿命,模仿生物体表非光滑现象,利用激光在4Cr3Mo2NiVNb模具钢表面分别加工出具有各种形态和分布间隔的非光滑单元体,对比研究非光滑表面试样和光滑表面试样的磨料磨损性能。结果表明,各种非光滑表面试样耐磨性均优于光滑表面试样;非光滑单元体的形态和分布间隔决定单元体的面积比和硬度,是决定非光滑试样磨损性...
小波分析具有很强的弱信号检测能力,适于提取声发射信号的故障特征,但是在目前声发射信号的小波分析中,所普遍采用的小波函数诊断效果欠佳,亟需改进和优化。在分析典型机械故障声发射信号特征的基础上,根据损伤型声发射信号故障特征的提取原理,通过连续小波基函数的构造方法,设计了一种适于声发射信号故障特征提取的小波基函数。将该函数...