检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2025年第1期61卷 220-231页

作者：李震王青山王瑞华秦斌中南大学极端服役性能精准制造国家重点实验室长沙410083 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室长沙410000

为探究双列角接触球轴承在复杂外载荷工况下的动态特性,基于非线性弹性赫兹接触理论和弹性流体动力润滑理论,建立了五自由度双列角接触球轴承拟静力学数值分析模型,采用改进牛顿拉夫逊交叉迭代算法对其进行求解,该模型综合考虑了离心力... 详细信息

为探究双列角接触球轴承在复杂外载荷工况下的动态特性,基于非线性弹性赫兹接触理论和弹性流体动力润滑理论,建立了五自由度双列角接触球轴承拟静力学数值分析模型,采用改进牛顿拉夫逊交叉迭代算法对其进行求解,该模型综合考虑了离心力、摩擦力、陀螺力矩、轴承间隙、油膜厚度和轴承等因素的影响,最长迭代求解时间不超过2 s。通过对比,背对背配置下位移和刚度最大偏差不超过3.3%,不同配置下轴承对角刚度最大偏差不超过8.6%,验证了模型的有效性。研究结果表明不同轴承配置下内外圈接触角均在方位角180°位置处取得极值,左右侧轴承内外圈接触力随方位角同步变化且存在为接触力为零的现象;与其他轴承配置相比,串联配置轴承刚度随轴向力增加而增加,随径向力和力矩增加处于较低水平,随转速增加出现明显弱化现象,其径向和转矩承载能力不足且不适合高转速工况;面对面配置轴承角刚度随外随外载荷增加处于较低水平,其转矩承载能力不足。

关键词：双列角接触球轴承轴承配置接触角接触力轴承刚度

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高速列车金属/碳纤维混合摩擦吸能结构耐撞性设计及优化

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第1期56卷 358-369页

作者：许平舒安麒霍钰嘉阳程星郭维年姚曙光中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

高速列车端部的吸能结构在碰撞事故中具有至关重要的作用,为保护乘客提供了最后的安全保障。在一般情况下,吸能结构通过其自身的塑性变形来耗散碰撞冲击能量,然而,这种方式可能导致试验研究的重复性较差,同时,也存在冲击力不稳定性问题... 详细信息

高速列车端部的吸能结构在碰撞事故中具有至关重要的作用,为保护乘客提供了最后的安全保障。在一般情况下,吸能结构通过其自身的塑性变形来耗散碰撞冲击能量,然而,这种方式可能导致试验研究的重复性较差,同时,也存在冲击力不稳定性问题,为此,本文提出一种新型金属/碳纤维混合摩擦吸能结构(HFEAS),该结构由轴瓦、防爬装置、预紧螺栓、内管铁、摩擦板和摩擦金属/CFRP管组成。利用MM3000摩擦试验机测定样件摩擦因数,基于试验结果并结合复合材料的损伤特性,建立混合摩擦吸能结构的有限元模型,对有限元模型进行试验验证,研究不同结构参数对其耐撞性的影响。通过采用GRSM方法进行多目标优化,确定该新型摩擦吸能结构撞击力学参数的最优参数配置,并基于试验设计移动最小二乘法建立摩擦管直径D、螺栓预紧力F和钢铁层厚度t关于能量吸收(EA)、比能量吸收(SEA)和初始峰值(PCF)的响应面模型。采用多目标遗传算法对其力学参数进行优化,通过多目标优化的帕累托前沿得到该摩擦吸能结构的最优参数配置。研究结果表明:螺栓预紧力F对HFEAS的影响最大;当F从1 000 N增加到10 000 N时,峰值力增加了7倍,平台力增加了10倍。混合摩擦吸能结构将复合材料的轻量化与摩擦学特性相结合,为吸能结构的改进和发展提供了新的方向。

关键词：轨道交通耐撞性摩擦吸能结构碳钎维材料多目标优化

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湍流脉动风对高速铁路路堑区域积雪分布的影响

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中国铁道科学 2025年第1期46卷 38-49页

作者：刘操高广军陈光李小白张洁王家斌中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

针对铁路路堑区域风吹雪灾害问题,采用改进延迟分离涡湍流模型、合成涡方法及欧拉两相流模型,结合网格动态变形技术,实现路堑区域雪粒堆积外形的时程变化提取,并通过试验验证数值模拟的正确性。在此基础上,模拟分析均匀来流和湍流来流2... 详细信息

针对铁路路堑区域风吹雪灾害问题,采用改进延迟分离涡湍流模型、合成涡方法及欧拉两相流模型,结合网格动态变形技术,实现路堑区域雪粒堆积外形的时程变化提取,并通过试验验证数值模拟的正确性。在此基础上,模拟分析均匀来流和湍流来流2种工况下路堑内流场结构、摩擦速度分布及积雪轮廓变化规律,研究湍流脉动风对高速铁路路堑区域积雪分布的影响。结果表明:2种来流条件下路堑区域迎风侧边坡积雪质量基本一致,但积雪质量增长速率与积雪分布特性存在较大差异;湍流来流延缓了路堑背风侧边坡区域大尺度涡系到涡对的转换,且在道床与背风侧边坡之间产生较强的侵蚀现象,进而降低了背风侧边坡和道床区域的积雪质量;相比于均匀来流工况,120 min时湍流来流工况下的路堑整体积雪质量降低24.8%,其中背风侧边坡区域积雪质量降低40.2%,道床区域积雪质量降低20.6%,迎风侧边坡区域积雪质量基本一致。

关键词：高速铁路路堑湍流脉动风积雪分布数值模拟

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60°侧滑角下车地间距对列车气动特性的影响

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第3期56卷 1198-1209页

作者：董天韵王家斌钟睦中南大学极端流动力能前沿科学中心中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室

采用改进型延迟分离涡模拟（IDDES）方法，探讨在60°侧滑角条件下，车地间距减小对简化列车流场与气动力特性的影响。通过网格无关性验证并与风洞试验结果对比，验证计算结果的合理性。研究结果表明：减小车地间距能使列车迎风侧... 详细信息

采用改进型延迟分离涡模拟（IDDES）方法，探讨在60°侧滑角条件下，车地间距减小对简化列车流场与气动力特性的影响。通过网格无关性验证并与风洞试验结果对比，验证计算结果的合理性。研究结果表明：减小车地间距能使列车迎风侧气流在表面分流位置增高，车底分离泡尺度减小，车顶分离涡对车体影响距离增加，背风侧分离涡V1强度增加；车地间距变化对车体不同位置表面压力影响存在差异；车地间距减小主要减小了尾部正阻力系数，而对头部负阻力系数影响较小，导致整体负阻力绝对值随车地间距减小而增加。在本文工况内，随车地间距减小，横向力最大增加7.6%；升力随车地间距减小而减小，减小幅度最大为31.4%。在横向力和升力的综合作用下，模型整体倾覆力矩在车地间距[h0,h1]范围内维持相对稳定，车地间距从h1减小到h2则导致倾覆力矩增大6.2%。

关键词：车地间距效应高速列车气动特性数值模拟横风

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隧道内静止列车与运动列车火羽流行为对比分析

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第4期65卷 707-713页

作者：陈涛鲁寨军周丹贵州大学机械工程学院中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室中南大学交通运输工程学院轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室中南大学交通运输工程学院轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心

为了深入理解隧道内运动列车火羽流演化过程，为铁路隧道运营安全提供理论指导，该文通过开展动模型试验对比分析了隧道内静止列车与运动列车的火羽流行为差异。基于现有动模型试验平台，利用Froude相似准则设计了尺寸1∶10的列车和隧... 详细信息

为了深入理解隧道内运动列车火羽流演化过程，为铁路隧道运营安全提供理论指导，该文通过开展动模型试验对比分析了隧道内静止列车与运动列车的火羽流行为差异。基于现有动模型试验平台，利用Froude相似准则设计了尺寸1∶10的列车和隧道模型，采用热电偶阵列测量列车顶部和隧道顶棚下方的温度分布，通过安装热流计测量列车顶部的总热流和辐射热流。试验结果表明，与静止列车火灾不同，运动列车火羽流表现为扫掠隧道顶棚向前运动，该文首次将这种流动形式定义为顶棚掠流，并将其演化过程划分为3个阶段；由于热量聚集和隧道壁面热反馈作用，隧道内运动列车火羽流作用下的列车顶部最高温度、最大总热流和最大辐射热流均大于明线工况；运动列车顶棚掠流作用下，隧道顶棚下方最高温度显著降低，纵向温度呈火源上游高、下游低的非对称分布。因此，隧道内运动列车火羽流对车体威胁增大，但对隧道威胁减小。

关键词：运动列车火灾隧道火灾火羽流顶棚射流顶棚掠流

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热力耦合作用下高速列车橡胶球铰疲劳耐久性评估方法

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铁道科学与工程学报 2025年第1期22卷 66-76页

作者：公衍军熊伟由天宇尹盛文王中钢中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

为进一步提升高速列车转向架关键橡胶节点在运行工况下的疲劳耐久性分析精度,对橡胶球铰在热力耦合作用下的疲劳耐久性进行研究。以某型号高速列车转向架橡胶球铰为对象,采用多体动力学方法建立高速列车车辆动力学模型,提取转向架转臂... 详细信息

为进一步提升高速列车转向架关键橡胶节点在运行工况下的疲劳耐久性分析精度,对橡胶球铰在热力耦合作用下的疲劳耐久性进行研究。以某型号高速列车转向架橡胶球铰为对象,采用多体动力学方法建立高速列车车辆动力学模型,提取转向架转臂橡胶球铰在列车不同运行速度条件下的载荷历程数据,并施加于橡胶球铰有限元模型的载荷边界,分析橡胶球铰在列车运行载荷历程下的应力-应变场及其变化规律。基于Fortran语言编写程序计算橡胶球铰生热率,赋予各个橡胶单元,设定热边界及载荷条件。采用热力耦合方法计算橡胶球铰的温度场与热耦合应力-应变场,并在热力耦合作用下分析橡胶球铰的疲劳耐久性。结果表明:随着列车运行速度增加,轮轨间冲击激扰作用增强,转向架部位橡胶球铰交变载荷频率加快,有效载荷增大,进而导致橡胶球铰结构应力相应增大;考虑热力耦合作用时,橡胶材料的动态黏弹性在交变载荷激励下的阻尼引起橡胶生热并随列车运行速度提高而逐步增加,橡胶球铰温升导致热应力增加,疲劳耐久性显著降低;在列车运行时速400km/h、环境温度25℃时,橡胶球铰最高温度为43.14℃,对比同等条件下未考虑热力耦合作用的橡胶球铰,最大应力增大22.80%,疲劳寿命下降39.11%。研究结果为进一步提高列车转向架橡胶球铰疲劳耐久性的预测精度提供了方法与参考。

关键词：橡胶球铰热力耦合温度场分析疲劳耐久性转向架

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高速列车下穿机场地下车站时车站站台噪声测试与分析

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应用声学 2025年

作者：吴志颖李盈利裴晓晖中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心

基于空铁联运战略规划和高速铁路提速要求，亟需开展高速列车下穿地下车站的噪声测试和评估。该文研究高速列车在250 km/h单车越行、300 km/h双车交会越行和进站停车工况下，穿越国内某机场地下车站时产生的噪声对站台的影响。实验一共... 详细信息

基于空铁联运战略规划和高速铁路提速要求，亟需开展高速列车下穿地下车站的噪声测试和评估。该文研究高速列车在250 km/h单车越行、300 km/h双车交会越行和进站停车工况下，穿越国内某机场地下车站时产生的噪声对站台的影响。实验一共测得3种工况下的多组噪声数据，并分别进行1/3倍频程频谱分析和A计权声压级评估。根据《GB 14227-2006》噪声标准，研究发现列车在3种工况下站台端部的等效连续A声级均未超过限值80 dB(A)。其中，列车在越行和进出站时产生的噪声频率主要分布在2500 Hz以下，而在停靠时怠速产生的噪声主要分布在1250 Hz以下。该研究验证了该地下车站噪声设计达标，列车可以以时速300 km/h全速越站；该研究还有助于为国内其他机场后续建设下穿高速铁路的综合交通换乘中心提供噪声评估参考。

关键词：声学高速列车机场地下车站站台噪声分析

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400 km/h及以上速度下列车通过隧道时列车表面压力特征研究

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城市轨道交通研究 2025年第1期28卷 117-124页

作者：户迎灿杜健蔡军爽胡冲陆意斌中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111 中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室长沙410075

[目的]为了保障400 km/h及以上速度列车穿越隧道时的行车安全,提升乘客舒适性,需采用数值模拟方法,对列车通过隧道时的列车表面压力特征进行研究。[方法]介绍了一维流动理论和广义黎曼变量特征线法,通过动模型试验对其进行了验证。探究... 详细信息

[目的]为了保障400 km/h及以上速度列车穿越隧道时的行车安全,提升乘客舒适性,需采用数值模拟方法,对列车通过隧道时的列车表面压力特征进行研究。[方法]介绍了一维流动理论和广义黎曼变量特征线法,通过动模型试验对其进行了验证。探究了不同列车运行速度、不同隧道长度对8辆编组列车通过隧道时的列车表面压力影响规律,并分析了不同列车表面压力的分布特征。[结果及结论]当列车运行速度为400 km/h,隧道长度为0.7 km时,列车表面的最大正压值、最大压力幅值、最大负压值均达到峰值;当隧道长度超过0.7 km后,最大正压值基本不随隧道长度的增加而变化,最大负压值和最大压力幅值均随着隧道长度的增大而逐渐减小。在不同列车运行速度下,列车表压力值均随列车运行速度的增加而逐渐增加。列车运行速度为400 km/h时的同一列车不同部位表面的最大正压值和最大压力幅值均表现为头车>中间车>尾车,最大负压值则表现为头车<中间车<尾车。列车表面最大正压值、最大负压值和最大压力幅值在数值上均表现为随着测点距车头鼻尖的距离的增大而逐渐减小。

关键词：高速铁路列车隧道列车表面压力特征列车运行速度

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风沙环境下内燃动车组风沙过滤及压损试验研究

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铁道科学与工程学报 2025年

作者：徐翠强沈超李景涛王京辉王雅昭王祉歆周伟中国中车青岛四方机车车辆股份有限公司中南大学交通运输工程学院中南大学轨道交通安全教育部重点实验室轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心中国铁路济南局集团有限公司青岛动车段

为评估某型内燃动车组柴油进气装置的风沙环境适应性，对动车组运行过程中的柴油机进气装置风沙过滤能力与压力损失进行了线路试验研究。设计了现场取样的弥散式吹沙技术模拟沙尘环境，在车外、滤芯后一级过滤的进气风道、旋风筒后2级... 详细信息

为评估某型内燃动车组柴油进气装置的风沙环境适应性，对动车组运行过程中的柴油机进气装置风沙过滤能力与压力损失进行了线路试验研究。设计了现场取样的弥散式吹沙技术模拟沙尘环境，在车外、滤芯后一级过滤的进气风道、旋风筒后2级过滤的排气风道分别布置粉尘浓度测点，测试评估动车组以10km/h运行、3d各5趟往返的进气装置多级沙尘过滤能力；在排气风道与车内布置压差测点，跟踪监测与评估动车组以160km/h运行60d的进气装置压力损失规律。实验结果表明，由外部环境到滤芯后进气风道的一级过滤能力达99.959%以上，由进气风道到旋风筒后排气风道的2级过滤能力较低，均在44.6%以上，进气过滤系统的综合风沙过滤能力均在99.991%以上，满足99.5%以上的过滤能力要求；柴油机进气装置的压力损失跟踪监测结果均在3500Pa以下，通过对压力损失散点趋势进行拟合，进气装置压力损失阈值超限的预测持续服役时间为122d，满足1个月以内不需要进行进气装置滤网更换的要求。综上，本试验研究为风沙环境下内燃动车组进气装置的沙尘过滤能力和压力损失评估提供了数据支撑，为内燃动车组在恶劣风沙环境下的稳定可靠运行提供了科学依据。

关键词：风沙环境进气过滤效率压力损失寿命预测

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聚氨酯涂层对碳纤维复合材料层合板抗冲击性能的影响研究

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铁道车辆 2025年第2期63卷 6-12,66页

作者：王令军苏仰旋熊伟臧晨阳徐东辉国家高速列车青岛技术创新中心山东青岛266109 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410083

根据碳纤维复合材料在轨道交通领域面临的局部高速冲击场景,开展了聚氨酯涂层碳纤维复合材料抗硬物冲击损伤的数值仿真研究,通过对不同厚度聚氨酯涂层的碳纤维复合材料进行高速异物冲击研究,得到了聚氨酯涂层厚度与异物冲击速度对碳纤... 详细信息

根据碳纤维复合材料在轨道交通领域面临的局部高速冲击场景,开展了聚氨酯涂层碳纤维复合材料抗硬物冲击损伤的数值仿真研究,通过对不同厚度聚氨酯涂层的碳纤维复合材料进行高速异物冲击研究,得到了聚氨酯涂层厚度与异物冲击速度对碳纤维复合材料抗冲击性能的影响规律。对比分析了不同冲击条件下聚氨酯涂层碳纤维复合材料层合板的损伤形貌、损伤面积、冲击力、侵彻深度、能量耗散分布等关键冲击指标,得到了在小能量异物高速冲击条件下,聚氨酯涂层对碳纤维复合材料层合板的抗冲击性能显著增强。研究发现:在给定冲击能量下,当聚氨酯涂层厚度为2 mm、异物冲击速度为350 km/h时,碳纤维复合材料层合板冲击损伤面积可以降低73.85%、冲击力下降18.05%、背板变形量降低5.16%。

关键词：聚氨酯涂层碳纤维复合材料冲击仿真抗冲击性能

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