为了快速有效地检测路基分层压实度,以黄土路基为例,提出通过液压夯实机的夯击补强作用来检测路基分层压实度的思路。基于分层压实理论,建立液压夯实的基本模型并推导了夯前和夯后分层压实度的关系,设计并开展液压夯实足尺模型试验。研究结果表明深度超过约1.5 m时,压实效果可以忽略;路基分层界面沉降量和表层夯沉量具有阶段性变化特征,分别以0.8~1.2 m和6~9击为界限。引入有效压实深度的概念并建立其回归公式;采用回归方法得到了表层夯沉量、有效压实深度和分层界面沉降量之间的玻尔兹曼函数关系;采用线性回归方法得到了夯后分层压实度与分层界面沉降量及表层夯沉量之间的关系;推导出夯前路基分层压实度计算公式,形成了黄土路基补强分层压实度检测方法。将液压夯实法运用于实体工程,其计算结果和灌砂法检测结果的误差在2%以内。 ...

采用大涡模拟和FW-H方法,对1:8缩比8车编组北京轨道交通新机场线列车气动声学特征进行模拟研究。列车模型按照实际列车缩比而成,包含转向架、风挡和受电弓等复杂结构。列车运行速度分别为140,160,220和250 km/h。研究分析速度场、涡量场、压力脉动场和辐射声场等。研究结果表明:偶极子声源强度主要分布在尾车、头车流线型车底、第1个转向架、空调机组和受电弓区域;不同测点声压级随着频率的增加,总体呈现为先上升后下降的趋势,在400~700 Hz频率左右时测点声压级达到峰值;监测点的总声压级在头车流线型附近较大,在尾车及其下游,总声压级逐渐减小。

通过并列耦合双吊索节段模型的整体测振与测力风洞试验,研究不同间距下双吊索的整体振动行为与气动阻尼特性。引入驰振气动阻尼非线性项的动力方程模型,得到非线性振动的近似解析方法。基于弹性悬挂节段模型动力响应识别出驰振非线性气动参数,并与经典单自由度驰振理论结果进行对比分析。研究结果表明:并列耦合双吊索在一定工况下会发生剧烈的整体尾流致振现象,结构阻尼比对其起振风速影响明显;经典驰振理论求得的气动负阻尼绝对值要小于识别得到的气动负阻尼绝对值,横、顺风向两自由度耦合失稳较单自由度驰振更易发生。

为了研究非定常气动力荷载对桥上列车行车安全性和舒适性的影响,结合有限元软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK,建立列车-轨道-桥梁三维多体系统模型,计算风-列车-桥梁耦合系统的动力响应;对比分析定常与非定常气动力荷载作用下桥上列车的行驶安全与舒适性,研究非定常气动力荷载作用下不同横向风速对列车行驶安全的影响。研究结果表明:列车行驶速度为200~300km/h,无风荷载情况下,各安全性与舒适性指标值均满足要求且均小于风荷载作用。横风作用下平均风速为20 m/s,考虑非定常气动力荷载的影响不仅会使列车行驶安全评估结果更安全,还会使列车舒适性评估结果偏于保守。平均风速不超过20 m/s,车速控制在250 km/h,桥上列车行车安全、舒适性均满足要求,且平稳性等级可达到"良好"以上。通过对不同横向风速下桥上列车行驶安全分析,给出桥上列车安全行...

城际列车的运行速度一般处于100~200 km/h之间,对于这类列车气动性能的研究基本处于空白状态,而随着城际列车的不断开通,其安全问题日益加深,因此有必要对城际列车进行气动性能分析。采用数值模拟计算的方法,对温州S1线列车的气动性能进行研究。主要分析列车明线运行时阻力和噪声、列车过隧道车体表面压力变化和车厢内部压力变化几个方面。通过对结果的分析对比,得出其变化规律随着速度的增大,阻力增大,车体表面压力增大,车内压力增大,噪声增大;列车过隧道时,40m^2圆形隧道要比33m^2方形隧道气动性能好;对于单车过隧道,动态密封指数要大于10 s;列车以160 km/h速度运行时,线边25 m远、沿列车轴线方向的最大噪声级约80 d B,在环境噪声允许范围内。

针对永磁悬浮轨道弯道侧向力控制系统的大惯性、纯滞后以及非自衡等特点,提出一种DMC-PID串级控制的永磁悬浮侧向力控制策略。结合PID的快速响应能力和DMC预测控制的抗干扰能力强优点,二者优势互补。对比传统PID控制策略、DMC-PID串级控制策略在永磁悬浮侧向力控制系统中的动态性能。仿真结果表明:DMC-PID串级控制策略较传统PID控制策略控制效果更优,具有侧向力波动更小、调节时间更短以及响应速度更快等优点,表现出良好的跟随性和抗干扰能力。在永磁悬浮列车转弯时,采用DMC-PID串级控制策略能够较快通过控制数字液压缸的伸缩使得车载磁体与磁轨磁体对中,侧向力趋近于目标值0 N,较大程度提高永磁悬浮列车的平稳性。

建立经典轨道车辆垂向多刚体模型,推导出模型的振动微分方程组,并采用虚拟激励法和三角级数反演理论求解轨道车辆Sperling平稳性指标。基于Sobol序列对模型11个参数进行随机采样,运用Sobol'法实现对Sperling指标的全局灵敏度分析,得到各个参数对车辆平稳性指标的一阶灵敏度及总灵敏度。最后选取车体质量和一系悬挂刚度2个参数进行优化分析。研究结果表明平稳性指标随着速度的提高而增大,但影响平稳性的主要因素受速度改变的影响较小;车体质量、转向架质量、二系悬挂刚度和车辆定距之半对车辆平稳性影响较大;车体质量和二系悬挂阻尼与其他参数交互作用明显;提高车体质量和降低一系悬挂刚度能有效地提高平稳性。

为简化复杂结构模态分析计算的复杂程度,有效区分复杂结构发生全局振动和局部振动变化的模态阶数,提出一种基于熵值法的目标模态数目确定新方法。分析结构的目标模态并提取目标振型;计算基于目标振型的Fisher信息矩阵;根据Fisher信息矩阵计算提取不同阶模态时的信息熵,计算信息熵的突变特征函数从而确定突变点;由信息熵的变化来表征对应Fisher信息矩阵信息量的变化从而得到结构全局振动和局部振动对应的模态阶数。CRH3型动车组转向架构架仿真结果表明,基于熵值法确定的目标模态数目能够准确计算出构架全局振动的模态数目。

建立模拟轮轨滑动接触的热弹塑性有限元三维模型,以2种滑动速度为例研究机械荷载作用下对流换热系数对接触区的温度、接触斑的大小以及最大等效应力等轮轨接触特性的影响。研究结果表明：各研究工况下轮轨滑动摩擦热均能使接触区域达到相变温度;轮轨接触区的温度、接触斑的大小以及等效应力在有、无对流换热系数2种情况下差异显著,故对流换热系数在对轮轨滑动状态进行数值分析时不应忽略;对流换热系数的变化对接触特性的影响与滑动速度有关,建议2 m/s及以上速度的研究中对流换热系数可以取为定值,但在1 m/s及以下速度的研究中,对流换热系数的准确选取需进行深入研究。

动车组配电柜体积大、质量重,车内空间狭小,为此设计一款装配装置实现大角度翻转。而翻转过程中重心位置动态变化,翻转过程受力复杂。通过静力学分析所得的力矩曲线可知,翻转角度在0.224π和0.239π时,产生2类不利的前倾方式,并通过气动缓冲器和结构优化加以解决。对优化前后的翻转过程进行柔性多体动力学仿真分析,研究结果表明优化后前倾力矩被有效抑制,配电柜可顺利翻转。输出柔性体关键部位的动态应力曲线,实现机械结构的动态设计。