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机械工程学报
北大期刊

影响因子:1.36

预计审稿周期:1-3个月

机械工程学报杂志

主管单位:中国科学技术协会  主办单位:中国机械工程学会
  • 创刊时间:1953
  • 国际刊号:0577-6686
  • 出版周期:半月刊
  • 邮政编码:100037
  • 国内刊号:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 全年订价:¥ 2020.00
  • 发行地区:北京
  • 出版语言:中文
主要栏目:
  • 综述
  • 基础理论
  • 工程技术应用
  • 铁路运输系统中若干急需解决的问题

    铁路运输已近两百年历史,虽然经历大起大落发展阶段,但至今仍然是全世界的主要运输方式之一。在能源和环境问题日益突出的21世纪,由于铁路运输相对其他交通方式具有诸如运量大、速度快、安全、舒适、准时、绿色、受环境气候制约小等优势,再次迎来其发展的高潮。我国现有普速铁路(200 km/h以下)10万多km;城市轨道交通总里程4 000多km(主要轮轨交...

  • 高速铁路轮轨磨损特征、机理、影响和对策——车轮踏面横向磨耗

    系统分析总结我国高速铁路轮轨断面横向磨耗情况、特征、形成机理、对车辆动态行为的影响以及对策研究。高速车轮踏面横向磨耗以在名义滚动圆处形成凹坑磨耗和轮缘磨耗为主,主要发生在相对高的等效锥度和具有较厚轮缘的轮对上。车轮踏面横向凹坑磨耗与高速轨道高平直度和高速列车高运行平稳性密切相关。轮轨平稳地高速滚动接触,导致轮轨接触光带...

  • 不同温湿度对高速列车车轮磨耗的影响分析

    为深入研究温湿度对高速列车车轮磨耗的影响,在已有的相关试验数据基础上,采用数据统计方法和Zobory、Archard磨耗模型,推导温湿度相关的函数型摩擦系数模型和考虑温湿度影响的磨耗预测模型;基于温湿度相关的函数型摩擦模型定义高速轮轨滚动接触关系,并采用mixed Lagrangian/Eulerian方法建立高速轮轨稳态滚动接触有限元模型,完成不同温湿度条件...

  • 基于修正的轮轨非Hertz接触的重载铁路曲线超高对钢轨磨耗的影响分析

    为了探讨重载铁路平曲线超高对钢轨磨耗的影响,首先利用有限元方法求解了轮轨法向接触影响系数,然后建立了详细的钢轨磨耗预测分析模型,模型包括车辆-轨道耦合动力学模型、修正的轮轨非赫兹法向接触模型、轮轨切向接触模型和Archard磨耗模型,并用现场实测结果验证了预测模型的正确性。利用该模型计算分析了曲线超高对重载铁路钢轨磨耗的影响。结...

  • 基于虚拟砂轮建模的钢轨打磨材料去除仿真研究

    通过对实际砂轮表面形貌的测量分析,获得砂轮磨粒面密度和突出高度的分布规律,基于虚拟格子法建立砂轮磨粒位置随机分布、突出高度服从正态分布的虚拟砂轮模型,进而建立钢轨打磨的三维仿真模型。仿真分析不同打磨转速对打磨磨削力、去除量、表面粗糙度及打磨表面形貌的影响。利用钢轨打磨摩擦试验机开展了钢轨打磨试验,试验结果与仿真结果进行了...

  • 高速列车车轮多边形磨耗对轮轨力和转向架振动行为的影响

    列车车轮多边形磨耗会显著加大轮轨相互作用力和转向架关键部件振动幅度,恶化车辆系统和轨道部件的工作环境,严重时将会威胁到行车安全。基于三维车辆-轨道耦合动力学模型,用谐波叠加法模拟车轮多边形磨耗,作为车辆轨道耦合动态行为分析时的激励输入,计算车轮多边形磨耗阶次、车辆运行速度和运行里程对轮轨力的影响,并分析车轮多边形磨耗与轮轨...

  • 大抛光模磁流变超光滑平面抛光技术研究

    近年来,随着信息电子技术、光电技术及半导体照明技术的迅速发展,超光滑平面元器件需求越来越大,这些表面要求达到亚纳米级表面粗糙度、微米级面形精度且无表面和亚表面损伤,传统超精密抛光技术由于耗时、成本高、易产生表面损伤,难以满足大批量生产的要求。磁流变加工被认为是一种极具前景的获取低损伤镜面的技术手段,然而,传统磁流变加工方法...

  • 高速铁路列车车轮多边形化对道岔区动力学性能的影响

    为表征车轮多边形化对车辆通过道岔的动力学性能的影响,以高速动车组和客运专线12号道岔为研究对象,建立高速车辆-道岔耦合动力学模型。多边形车轮采用简谐波与实测多边形两种形式模拟,综合考虑多边形车轮经过道岔的状态、左右侧车轮分布方式、多边形阶数和幅值等影响因素,计算车轮多边形化车辆通过道岔的动力响应。结果表明,多边形车轮半径偏差...

  • 电子动态调控的飞秒激光表面微纳结构可控制造新方法及其应用

    微纳制造技术是高端制造业发展的重要分支之一,为高端装备、集成电路、新能源、新材料、生物医药等领域提供了关键的技术支撑。飞秒激光微纳制造技术是微纳制造的最理想方法之一,是多个领域核心部件关键制造技术瓶颈问题的重要解决途径。在飞秒激光微纳制造领域,激光诱导材料损伤是一个研究重点,蕴含着丰富的物理意义。其中,激光诱导表面周期性...

  • 车辆轨道关键参数对高速铁路钢轨波磨发展的影响

    基于轮轨垂向动力学、轮轨滚动接触理论以及磨耗理论建立高速铁路无砟轨道钢轨波磨发展的理论计算模型,并发展出相应的数值仿真方法。其中轮轨垂向动力学模型包含高速车辆和高速铁路无砟轨道模型;采用Hertz接触理论和Carter二维轮轨接触理论计算轮轨切向力;利用摩擦功磨耗模型计算钢轨表面的磨耗。利用数值仿真再现了高速铁路钢轨波磨的演化过程...

  • 北京地铁DTVI2扣件钢轨波磨整治措施的试验研究

    DTVI2扣件是目前北京地铁最常用的一种扣件型式,并在长期的使用中保持了良好的稳定性。然而,在新运营线路上采用DTVI2扣件的区段却出现了钢轨波磨问题。针对该问题,提出在钢轨上安装调频式钢轨阻尼器(Tuned tail damper,TRD)的治理措施,并在北京地铁6号线某区段进行了现场试验研究。对DTVI2扣件轨道安装TRD区段与未安装TRD区段进行对比试验,测...

  • 地铁钢轨波磨演化过程中的特性分析

    调查分析了广州某条地铁线路轨道短波长钢轨波磨现象形成原因。首先,现场测试了线路钢轨波磨状态,对比分析了采用相同车辆结构和运营条件的另一条地铁线路钢轨波磨特征的差异。然后,基于地铁轮对-轨道高频相互作用线性理论和钢轨磨损理论,建立了钢轨波磨频域分析模型。最后,基于力锤敲击测试方法获得了轨道结构动态特性,利用钢轨波磨频域模型计...

  • 整车无砟轨道钢轨波磨计算模型

    概述了钢轨波磨研究现状及现有钢轨波磨计算模型。基于刚柔耦合的车辆轨道耦合动力学模型、改进的轮轨非赫兹滚动接触力学模型、钢轨材料摩擦磨损模型和磨耗叠加计算模型,建立整车-无砟轨道钢轨波磨计算模型。其中刚柔耦合的车辆轨道耦合动力学模型可以同时考虑钢轨、轨道板柔性以及钢轨周期离散支撑条件等因素;改进的三维非赫兹接触模型考虑不...

  • 波浪型面钢轨砂带打磨时变接触行为与仿真研究

    钢轨服役中由于受到复杂多变载荷冲击作用,表面纵向往往会形成具有一定长度和幅值的波浪形不平顺,导致对其打磨作业过程中,接触区域钢轨型面的实际等效曲率和法向接触压力均动态变化。为此,分析波浪型面钢轨砂带打磨的基本接触特性,基于弹性赫兹接触理论,建立包含时间、打磨压力、打磨进给速度、接触轮直径以及橡胶层厚度等参量的宏观时变接触理...

  • 高速列车轮轨匹配关系改进研究

    针对某型动车组运营过程中出现的转向架蛇行失稳报警和车体低频晃动等问题,结合S1002CN型车轮踏面与实测钢轨打磨前和打磨后轨面的轮轨接触特征,将车轮踏面接触区分为踏面喉根圆接触区、常工作区和踏面端部接触区三部分,并对其外形进行改进设计(称为LMB10型车轮踏面)。改进的LMB10型车轮踏面保持工作区的轮轨接触关系,减小轮缘厚度并平缓轮缘...

  • 钢轨脱碳层对轮轨瞬态滚动接触行为的影响分析

    采用显式有限元法建立考虑钢轨脱碳层的三维轮轨瞬态滚动接触模型,将轮轨真实三维几何、材料非线性和车辆—轨道高频动力作用充分考虑在内,采用'面-面'接触算法于时域内重现了车轮在带脱碳层钢轨上的瞬态滚动接触行为,得到了随时间变化的法、切向接触解。对比发现,屈服应力较低的脱碳层会增大钢轨表层的塑性变形,使得轮轨接触斑和黏着区增大,而...

  • 五轴数控机床空间误差测量、建模与补偿技术研究

    五轴机床相比于三轴机床,它能加工各种复杂表面,具有更高的生产效率、更好的灵活性和更少的装夹时间。然而,两个旋转轴引入了更多的几何误差,譬如旋转轴轴线的位置误差和平行度误差等,导致了五轴机床有较大的空间误差。本研究旨在首先测量和辨识五轴机床平动轴和旋转轴的所有41项几何误差元素,然后对机床的空间误差建立数学模型,最后对机床的空...

  • 车轮踏面凹形磨耗对轮轨相互作用的影响研究

    为了研究踏面凹形磨耗车轮的动力学行为,改进Kik-Piotrowski方法提出一种可考虑轮对摇头和轮轨多点接触的非Hertz接触模型,结合车辆—轨道耦合动力学理论计算具有实测踏面凹形磨耗车轮的CRH2高速动车组在钢轨上运行时的轮轨动态相互作用行为。计算结果表明,改进的Kik-Piotrowski方法可以很好地模拟磨耗车轮与钢轨的多点接触和非Hertz接触行为,轮...

  • 地铁异常磨耗车轮与辙叉接触分析

    针对地铁运营中出现的道岔心轨损伤问题,调查并测量了车轮型面和辙叉区轨头型面,发现运营3.1万km后车轮踏面发生异常磨耗,在踏面尾部出现凸台(或称假轮缘);在翼轨上存在沟槽磨耗。基于实测型面建立了车轮辙叉接触有限元模型,结合迹线法,分析了不同凸台高度的车轮分别与新辙叉、磨耗辙叉之间的接触几何关系和接触应力。对比分析结果表明,具有凸台...

  • 基于POLACH方法的轮轨蠕滑曲线研究

    蠕滑曲线对于描绘轮轨相互作用关系是十分重要的,影响车辆牵引/制动控制、运行平稳性和安全性。选用POLACH基于实测数据提出的接触方法,详细调查影响轮轨蠕滑曲线变化的因素,参变量涵括衰减因子、函数型摩擦因数、轮轨接触几何、轴重和车辆运行速度。研究发现衰减因子可表征轮轨接触界面粗糙度,用以描述蠕滑曲线初始斜率的衰减;函数型摩擦因数则...

  • 高速切削材料变形及断裂行为对切屑形成的影响机理研究

    随着高速切削机床和先进刀具的迅速发展,高速切削加工技术已在汽车制造、航空航天和国防工业等领域开始获得应用。相比于普通切削速度加工,高速切削条件下的高应变率特性导致工件材料动态力学性能发生剧烈变化,进而导致切屑形成机理和切屑形态的转变。随切削速度提高时,塑性金属材料的切屑形态演化规律为带状切屑、连续型锯齿状切屑、完全分离的

  • 基于弹性模型的高速列车曲线通过时轮轨接触特性研究

    为研究高速列车曲线通过时的轮轨接触几何关系、蠕滑性能及磨耗情况,基于我国某型高速动车组,利用有限元和多体动力学方法,考虑轮对旋转运动,建立高速列车车辆系统弹性模型,并通过数值仿真,得到高速列车曲线通过时,不同曲线参数影响下,轮轨接触点横向位置、轮轨蠕滑力以及轮轨磨耗指数等的变化规律。结果表明,相对于刚性模型,利用车辆系统弹性模...

  • 钢轨磨耗对轮轨滚动接触关系的影响研究

    钢轨廓形会随着磨耗的发展而发生明显改变,并对轮轨接触关系产生影响。以国内某客货共运干线铁路的小半径曲线为例,跟踪采集钢轨廓形,并测量通过该线路的客车和货车车轮廓形。对不同磨耗阶段的钢轨型面对应的轮轨共形接触和轮轨导向能力进行分析,并结合车辆-轨道动力学模型对多车轮条件下的轮轨接触位置分布特征和钢轨表面滚动接触疲劳损伤系数...

  • 高速动车组车轮滚动接触疲劳观测与模拟研究

    针对我国某型250 km/h级动车组近年来发生的连续型车轮滚动接触疲劳,赴涉及的动车组运用所开展为期约2个镟修周期的跟踪测试。测试结果表明,该疲劳裂纹在镟后10~15万km开始出现在名义滚动圆外侧15~30 mm范围内,表面裂纹角度多在45°和-45°左右,一个镟修周期内可萌生并扩展至0.25~1.2 mm深,但不会发展成剥离掉块,不影响正常运营。基于跟踪测试数据...

  • 基于三维重构的钢轨滚动接触疲劳裂纹扩展预测

    采用X射线断层扫描技术测量钢轨轨距角–轨肩的滚动接触疲劳裂纹,通过裂纹平面化、尖端拟合和空间定位,重构真实裂纹的三维形态和空间位置;考虑裂纹尖端塑性区和磨耗的影响,提出基于三维重构的裂纹扩展预测方法。预测结果表明,X射线断层扫描技术可以得到真实裂纹的高精度形状和特征,实现钢轨轨距角–轨肩处近似平面状裂纹的三维建模。根据重载铁...

  • 不同蠕滑率下U75V钢轨磨损与损伤性能分析

    利用MJP-30A滚动磨损试验机研究U75V钢轨在不同蠕滑率下的磨损与损伤行为,探讨钢轨磨损率随蠕滑率的转变规律。结果表明:U75V钢轨磨损率随蠕滑率的增加呈现'台阶式'上升规律;根据Tγ/A-磨损率变化曲线,可将U75V钢轨材料磨损划分为三个区域:轻微磨损区、严重磨损区和灾难性磨损区。不同蠕滑率下U75V钢轨的磨损与损伤机制明显不同;当蠕滑率小于3%时...

  • 无碳化物贝氏体钢的滚动接触疲劳磨损行为

    通过滚动接触疲劳磨损试验和扫描、透射、X射线衍射等分析方法,研究无碳化物贝氏体钢的滚动接触疲劳磨损行为。结果表明,无碳化物贝氏体钢拥有较为理想的滚动接触疲劳磨损性能,其疲劳磨损失效形式为浅层剥落,试样表面产生的严重塑性变形层,有效地阻碍了疲劳裂纹向深处扩展;经过920℃奥氏体化处理40 min,随后350℃盐浴等温30 min比等温100 min处...

  • 典型路基结构对高速列车横风气动特性影响分析

    由于地域及环境的限制,高速铁路采用多种路基结构如平直地面、不同高度路堤、高架桥等,当列车运行在路堤及高架桥上时,车体周围的绕流流场比平直地面更加复杂。在强横风的作用下,不同的路基结构上的高速列车横风气动特性存在明显差异,不合理的路基结构将影响列车的横风安全性。同时列车结构复杂,转向架、受电弓等都对列车的流场特性有重要作用,...

  • 波磨条件下地铁车轮瞬态滚动噪声特性研究

    联合应用隐式-显式有限元及边界元方法,分析地铁线路中几种典型钢轨波磨对车轮声辐射的影响。采用Ansys/LSdyna建立有钢轨波磨存在的三维轮轨瞬态滚动接触模型,获得波磨激励下的轮轨接触力。将该轮轨力输入到有限元/边界元振动声辐射模型,进行波磨激励下车轮声辐射分析。结果表明,该模型能够反映波磨对轮轨作用力非线性的影响;钢轨波磨增大了轮...

  • 不同类型横风下高速列车气动性能研究

    为研究不同类型风载荷下列车空气动力学性能,数值模拟了列车在均匀风和指数风两种不同类型横风作用下的气动特性。建立列车空气动力学模型,通过网格独立性检验选取合适的仿真计算网格。研究均匀风和指数风对列车迎风侧来流速度、列车气动力、车体表面压力和列车周围流场特性的影响。相比指数风载荷,均匀风条件下列车迎风侧来流速度较大,列车受到...

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