螺栓在预紧过程中因受到拉力和扭矩的共同作用而始终处于复杂的多轴应力状态下,因此,在有限元软件中准确地进行螺栓的预紧仿真,对于分析含螺栓结构的强度及可靠性十分重要。基于ANSYS软件,提出转角法预紧螺栓的方式,即固定螺母并在螺栓头施加一定转角,可真实模拟螺栓的预紧过程。与预紧单元法相比,转角法不但能得到准确的轴向拉应力,还能得到准确的切应力,应力仿真结果与理论计算值的误差均在3%以内。转角法预紧能够准确模拟螺栓在预紧过程受到的拉扭复合应力作用的状态,为准确分析螺栓杆受力、螺纹表面应力应变分布提供了一定借鉴意义。

为了研究叠片联轴器在永磁直驱机车转向架上运用的安全可靠性,分析在轨道激励作用下叠片联轴器的振动特性,对永磁直驱机车进行了小环线试验,实时监测叠片联轴器及安装位置的加速度变化情况。使用最小二乘迭代法对高速状态下叠片联轴器进行了模态参数识别,获取了联轴器各阶模态参数。根据振级落差定义对高速状态下联轴器的横向、垂向和纵向振动传递特性进行了分析。最后,总结了不同位置的加速度冲击范围随速度等级的变化规律以及加速度RMS值衰减率随位置的变化情况。振级落差分析表明,位置(c)的三方向隔振效果均较好,位置(e)横向隔振效果优于垂向和纵向。采用加速度冲击范围和RMS值衰减率评价,同样得出了位置(c)振动有效衰减的结论。结果可为叠片联轴器在永磁直驱机车转向架上的应用及优化设计提供一定参考。

以25T型客车碳钢车体为研究对象,对车体结构进行尺寸优化分析。首先,在给定的静强度计算工况下,通过灵敏度分析,确定了对体积和应力影响较大的车体结构;然后,以应力作为约束,以车体结构重量为优化目标,对部分结构板厚进行优化,并对得到的理论优化板厚进行圆整处理;在尺寸优化结果的基础上,结合25T车体结构受力特点,拟定了三种优化方案,并对三种优化方案进行了强度、刚度和减重效果的对比分析,最终确定了车体的最优化方案。

以某6辆编组的跨座式列车作为研究对象,建立了跨座式列车车体的有限元模型,利用显式有限元软件LSDYNA对其进行动态仿真。同时给出了获得跨座式列车最大安全碰撞速度的方法,分析了跨座式列车在整备状态下以一定的初速度撞击另一列处于静止且无制动状态的相同列车。基于EN15227标准,对数值仿真结果进行评估,从而得出跨座式列车的最大碰撞速度为24km/h。依据仿真结果,提出了将吸能防爬装置靠前安装,弱化司机室的纵向刚度的建议,对改善车体的耐碰撞性,提高列车碰撞的最大碰撞速度具有一定的工程参考价值。

铰接处的受力状态是决定铰接式低地板城轨车辆运行品质和设计合理性的重要指标之一。为了使铰接处的受力能够合理分配,首先,以某三节编组复铰式低地板车辆为研究对象,基于模块分离有限元计算方法,建立了典型工况的平衡方程,通过数值计算得到各个铰接位置的铰接力大小;然后,基于MATLAB程序,研究了低地板车辆设计参数变化对各个接口处铰接力的影响,得到了接口力随设计参数变化的规律。研究结果表明：车体重心位置对铰接力的大小有重要影响,在不同工况下,重心位置对不同铰的影响趋势不同,但是都是关于质心位置的单调函数。

螺栓连接形式多样,尤其是当对某些部位有密封、消噪等要求时,会在螺栓连接中夹入非金属垫片。由于非金属垫片硬度范围广,在使用的过程中选择空间大,但实际应用时对垫片的硬度的选取并没有统一的规范造成产品质量参差不齐,存在安全隐患。为了探究非金属垫片的硬度对螺栓连接松动寿命的影响,选取了厚度为20 mm,邵尔D硬度分7、10、15的3种硬度进行探究性试验,并与不含非金属垫片的螺栓试验进行了对比,结果表明：硬度高的非金属垫片对螺栓预紧力保持效果更好。

为了研究螺栓法兰连接式叠片联轴器在拉伸、弯曲和扭转3种不同载荷形式作用下的非线性变形行为,建立了联轴器局部有限元模型,分析了螺栓预紧力、界面摩擦因数对叠片变形和螺栓法兰连接刚度的影响,讨论了径向、周向滑移量和联轴器非线性变形之间的关系。结果表明,减小预紧力和摩擦因数可以有效降低联轴器的横向和扭转刚度,但对弯曲刚度影响有限;摩擦因数和螺栓预紧力对扭转刚度具有相似的影响机理。研究成果可为叠片式联轴器的设计提供有益的参考。