为了探究轻质材料在铁路客车上的应用,达到车辆轻量化的目的,提出一种碳纤维复合材料(CFRP)一系圆弹簧。基于传统钢圆弹簧的基本结构,采用CFRP替代钢材料,设计了一种新型一系圆弹簧。根据GB/T1239.6标准对CFRP圆弹簧刚度进行仿真分析。在此基础上,建立高速列车多体系统动力学模型,并对钢圆弹簧和CFRP圆弹簧的车辆稳定性、平稳性和安全性进行对比分析。结果表明CFRP圆弹簧的车辆稳定性、平稳性和安全性指标值与钢圆弹簧基本保持一致,但其质量降低了80%,表明将轻质材料应用到圆弹簧设计中具有可行性,可为其在高速列车圆弹簧上的应用提供指导。

运用OptiStruct软件,针对400km/h高速列车车体,计算其在重要载荷作用下的结构强度、刚度以及模态分析后,以列车的底架作为研究对象,对其进行拓扑优化设计。结合OptiStruct中的OSSmooth模块和SOLIDWORKS软件,总结分析不同载荷方式作用下得出的拓扑优化结果,确定车体底架结构内筋的分布,得出最佳截面形状,并对优化后的底架结构及车体进行静强度以及模态分析比较。对比得出,优化后底架结构减重6.82%,满足车体强度、刚度及模态频率等性能要求的同时,改善了结构的应力分布。

为提升转向架构架疲劳可靠性分析的准确性,预防等效应力和疲劳强度随时间变化导致的疲劳失效,提出一种基于等效时变动态应力-强度干涉模型的疲劳可靠性分析方法。对预评估转向架构架进行线路试验跟踪测试,采用双参数雨流计数法对实测随机应力-时间历程进行处理,建立用于疲劳可靠性分析的应力谱,并根据Miner法则和疲劳损伤等效原则获得对称循环等效应力。结合连续时间模型和伊藤引理,构建等效应力和疲劳强度的一维布朗运动方程,并以疲劳强度大于等效应力为可靠性判据,提出转向架构架的等效时变动态应力-强度干涉模型,分析构架服役寿命与疲劳可靠度的关系。以某型号转向架构架横梁与吊座连接处为对象,基于实测线路试验数据,验证方法的有效性。结果表明转向架构架服役1200万公里的疲劳可靠度为74.46%,较传统方法偏于安全。由于考虑...

提高轨道列车电气柜焊缝的疲劳强度是确保电气柜安全性的关键。基于EN 12663-2010标准和BS 7608标准,文中选取焊缝的类型并确定出相应的S-N曲线对焊缝进行评估。其次,利用APDL语言对关键焊缝进行参数化建模,选取最危险焊缝并根据BS 7608标准中的S-N曲线建立可靠性方程。利用蒙特卡洛拉丁超立方抽样方法对危险焊缝的最大主应力进行随机抽样,得到最大主应力的概率分布特征、焊缝可靠度,以及焊缝厚度、密度、泊松比、弹性模量对最大主应力的敏感程度。结果表明焊缝5的总累计损伤比最大为9.65×10-4;焊缝疲劳可靠度为1。灵敏度分析结果对焊缝疲劳设计有指导意义,建议对焊缝厚度进行优化以得到经济适用的焊缝厚度。

将气动阻力和气动升力作为优化目标,对高速列车头尾几何外形进行多目标优化设计.选取列车头尾横向、纵向、垂向三个方向共8组节点位置作为设计变量,利用网格变形技术得到需要进行仿真的样本.采用Fluent软件对3节编组高速列车在明线上运行的周围流场进行仿真计算,并得到其气动阻力和气动升力特性.通过响应面方法构造这两种气动特性对设计变量的响应关系,对其进行多目标优化设计得到优化后的列车外形,其气动阻力降低13.66%,且气动升力有效减小至1.46 N.