检索结果-内蒙古大学图书馆

铁道科学与工程学报 2025年第1期22卷 320-331页

作者：李亮陈嘉骏赵炼恒中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410075

季冻区隧道在非等压应力作用下,由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害,为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明,寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融... 详细信息

季冻区隧道在非等压应力作用下,由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害,为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明,寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融循环劣化引起的弹性模量和冻胀率的改变,依据围岩的不均匀冻胀特性,引入隧道温度场所形成的冻胀率径向梯度。采用复变函数映射双向非等压应力边界条件,进而提出一种季冻区非等压隧道的双重不均匀冻胀解析方法。将本文模型暂时退化后,得到了工程实例和现有理论的有效验证。参数分析表明:引入冻胀率梯度使得季冻区隧道的应力明显减小,且非等压应力作用下隧道在不同方位角的应力变化速率存在差异。随围岩不均匀冻胀特性的增强,引入冻胀率梯度所导致的隧道应力降低逐渐显著。随侧压力的增大,隧道的径向应力和环向应力提高,而隧道应力的峰值和变化速率在不同方位角的差异逐渐减小,且对隧道冻胀力的影响较小。冻融循环下,隧道在不同方位角的应力分布差异和应力变化速率大致相同,但引起的围岩劣化会导致隧道应力的增大,且隧道应力的增长幅度随冻融循环次数的增加而明显。研究成果可为季冻区非等压隧道的应力评估和抗冻设计提供理论指导。

关键词：冻胀率梯度围岩不均匀冻胀冻融循环非等压应力季冻区隧道

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选区激光熔化成形Al-Si-Fe-Mn-Ni合金的高温蠕变行为

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金属学报 2025年第1期61卷 154-164页

作者：韩英吴雨航赵春禄张靖实李振民冉旭长春工业大学材料科学与工程学院先进结构材料教育部重点实验室长春130012 北京宝航新材料有限公司北京101300

高温蠕变性能是评价耐热铝合金材料性能的关键指标,是衡量其在高温环境中能否长期稳定应用的重要依据。本工作采用选区激光熔化技术制备了一种新型Al-9Si-3Fe-2Mn-Ni(质量分数,%)合金。通过单轴拉伸蠕变实验研究了该合金在变形温度300~... 详细信息

高温蠕变性能是评价耐热铝合金材料性能的关键指标,是衡量其在高温环境中能否长期稳定应用的重要依据。本工作采用选区激光熔化技术制备了一种新型Al-9Si-3Fe-2Mn-Ni(质量分数,%)合金。通过单轴拉伸蠕变实验研究了该合金在变形温度300~400℃和加载应力33~132 MPa条件下的蠕变行为。结果表明,合金在实验条件下具有良好的蠕变性能。应力指数在6.4~13.6之间,并随温度的升高而降低,蠕变变形过程受位错蠕变机制控制。在低于350℃时,合金内连续的Al-Si共晶网络通过载荷传递行为降低总应力水平,大体积分数的金属间化合物(IMC)通过Orowan机制进行强化。随着温度的升高,Al-Si共晶组织发生破碎和溶解,IMC和分散Si相起主要强化作用。较高的加载应力可增加合金内的位错滑移系,加剧位错与析出相的相互作用,促进合金失稳与变形,从而降低蠕变寿命。

关键词：铝合金选区激光熔化蠕变行为位错组织演变

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风屏障端部附近交会的背风侧列车气动效应

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铁道科学与工程学报 2025年第3期22卷 954-966页

作者：陶玮娄平孙震中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075

横风环境下高速列车在桥上交会时,迎风侧列车的挡风效应叠加交会时产生的瞬态压力波导致背风侧列车气动荷载突变。当交会发生在风速高、风速变化大且流场紊乱的桥梁风屏障端部附近时,背风侧列车的空气动力学性能势必会进一步恶化,影响... 详细信息

横风环境下高速列车在桥上交会时,迎风侧列车的挡风效应叠加交会时产生的瞬态压力波导致背风侧列车气动荷载突变。当交会发生在风速高、风速变化大且流场紊乱的桥梁风屏障端部附近时,背风侧列车的空气动力学性能势必会进一步恶化,影响其安全平稳运行。为研究横风作用下桥梁风屏障端部附近交会时背风侧列车气动效应,基于改进的延迟分离涡模拟方法,建立风屏障-高速列车-桥梁系统的CFD模型,探讨高速列车在桥梁风屏障端部附近交会时不同交会起始位置对背风侧列车交会面测点气动压力和气动荷载系数的影响规律,并分析其流场特性。在此基础上,建立车-轨-桥系统耦合动力学模型,对比研究高速列车在无风屏障桥上以及桥梁风屏障端部附近交会时背风侧列车行车安全指标的变化规律。研究结果表明:高速列车在桥梁风屏障端部附近交会时,背风侧列车头车气动性能受交会起始位置影响最为显著。与无风屏障桥上交会情形相比,当交会起始位置位于风屏障区域以外距其端部0.5L(L为列车头车长度)处时,背风侧列车测点1头波正波和全波幅值分别增大22.75%和18.31%;头车侧向力、升力和倾覆力矩系数峰值分别增大13.08%、11.39%和9.76%,相应的幅值分别增加16.16%、13.31%和25.12%。同时,风屏障端部附近交会过程中背风侧列车头车轮重减载率和脱轨系数最大值分别增加6.33%和4.14%,导致其行车安全性降低。研究结果可为进一步保障横风作用下桥上高速列车安全平稳运行提供参考。

关键词：高速列车交会风屏障端部气动荷载数值模拟气动效应

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风屏障端部缓冲结构对列车动力性能的影响

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铁道科学与工程学报 2025年第2期22卷 509-522页

作者：陶玮娄平孙震中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075

为解决高速列车进入或者离开桥梁风屏障区域时,列车运行环境的快速切换导致其气动荷载发生突变从而影响列车运行安全性和乘坐舒适性的问题,提出2种在桥梁风屏障端部设置的缓冲结构:透风率渐变式缓冲结构和高度渐变式缓冲结构。缓冲结构... 详细信息

为解决高速列车进入或者离开桥梁风屏障区域时,列车运行环境的快速切换导致其气动荷载发生突变从而影响列车运行安全性和乘坐舒适性的问题,提出2种在桥梁风屏障端部设置的缓冲结构:透风率渐变式缓冲结构和高度渐变式缓冲结构。缓冲结构能实现高速列车在桥梁风屏障内部和外部区域的平稳过渡。基于改进的延迟分离涡模拟方法,建立曲线式风屏障-高速列车-桥梁系统以及2种缓冲结构的CFD模型,对比研究2种缓冲结构对风屏障引起的高速列车气动荷载突变程度的减缓效果。在此基础上,建立车-轨-桥系统耦合动力学模型,并采用多体动力学软件UNIVERSAL MECHANISM从行车安全性角度分析2种缓冲方案的效果。研究结果表明:桥梁风屏障端部设置透风率渐变式缓冲结构能够有效降低高速列车进入或离开风屏障区域时气动荷载系数幅值,同时,使列车进入风屏障区域时迎风面压力平缓下降,并减小列车周围涡旋结构尺寸,对列车气动荷载突变效应的减缓效果显著优于高度渐变式缓冲结构;此外,设置透风率渐变式缓冲结构能更好地降低高速列车进出桥梁风屏障区域时轮重减载率和脱轨系数最大值,显著提高列车的运行安全性。研究结果为进一步保障强风区域桥上高速列车安全平稳运行提供参考。

关键词：高速列车风屏障气动荷载突变缓冲结构数值模拟动力性能

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省域铁路成网条件下列车开行方案优化

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交通运输系统工程与信息 2025年第2期25卷 282-292页

作者：龚帅宇徐行方鲁玉同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 阜阳师范大学商学院安徽阜阳236037 阜阳师范大学区域物流规划与现代物流工程安徽省重点实验室安徽阜阳236037

省域铁路成网条件下列车开行方案涉及线路制式、等级以及列车种类等多因素影响,叠加客流选择的多样性,使优化问题更加复杂化。为刻画网络条件下客流和列车流的耦合,利用深度优先搜索(Depth First Search,DFS)算法构建客流径路备选集;基... 详细信息

省域铁路成网条件下列车开行方案涉及线路制式、等级以及列车种类等多因素影响,叠加客流选择的多样性,使优化问题更加复杂化。为刻画网络条件下客流和列车流的耦合,利用深度优先搜索(Depth First Search,DFS)算法构建客流径路备选集;基于列车开行方案的编制原则建立列车径路备选集,以列车运行成本和旅客出行总时间最小为优化目标,构建双目标非线性优化模型,设计NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II)算法进行求解;从列车运行、旅客出行和企业运营这3个维度建立多准则评价指标体系,利用熵权-TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)方法比选Pareto前沿面上的典型解,选取相对接近度最高的解作为建议方案。依托Z省铁路网进行大规模实例研究,结果表明:模型求解得到的Pareto前沿面收敛性和分布性较好,具有较强鲁棒性,与多目标粒子群优化算法(Multi-objective Particle Swarm Optimization,MOPSO)相比取得的结果更佳。通过熵权-TOPSIS方法多准则评价比选,得到方案II为该省推荐列车开行方案,省域范围内开行列车660对·d-1,相较优化前,旅客出行时间成本和列车运行成本显著降低,线路利用率过低或过高区段比例大幅减少,运能紧张区段得到有效疏解。

关键词：铁路运输列车开行方案多目标优化多层次铁路网备选集多准则评价

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钢轨表面伤损的细粒度图像识别

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同济大学学报(自然科学版) 2025年第1期53卷 99-106页

作者：周宇姚心弦姚凯洲陆乾晖张子豪同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 上海地铁维护保障有限公司工务分公司上海200233

基于智慧工务对钢轨轨面状态和伤损的精准识别、定量化修理等需求,结合深度学习和机器视觉,提出了钢轨轨面伤损细粒度图像识别与量化方法。通过采集轨面状态和伤损图像并实现伤损细粒度标注,建立轨面伤损RD-1094数据集,其中的目标密度... 详细信息

基于智慧工务对钢轨轨面状态和伤损的精准识别、定量化修理等需求,结合深度学习和机器视觉,提出了钢轨轨面伤损细粒度图像识别与量化方法。通过采集轨面状态和伤损图像并实现伤损细粒度标注,建立轨面伤损RD-1094数据集,其中的目标密度达到了每图22.9个。建立轨面伤损深度学习目标检测算法,通过对RD-1094数据集的训练和学习,实现了对0.5~30mm的剥离掉块、波长20~200mm的波磨等轨面伤损及其各自发展阶段特征的识别,达到毫米级细粒度。算法对单双排波磨、细小密集和轻重伤剥离掉块、单支和成片疲劳裂纹等能较好的兼容性,可以实现轨面光带形位、伤损尺寸、轻重伤总数、分布面积、波磨波长等状态和伤损的量化评估。

关键词：轨道交通钢轨表面伤损目标检测图像识别

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内钢圈加固盾构隧道黏结界面力学性能

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同济大学学报(自然科学版) 2025年第2期53卷 177-186页

作者：周顺华张克平张小会张权裴政川赵旭伟同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 中铁上海设计院集团有限公司上海200070

开展静力加载条件下加固体与混凝土界面单轴拉伸与单轴剪切的单元体试验,分析了黏结界面的破坏形态、极限承载力、平均黏结强度、荷载-位移曲线以及界面应变变化规律,研究了不同黏结剂厚度、膨胀螺栓等级以及混凝土表面粗糙度对于黏结... 详细信息

开展静力加载条件下加固体与混凝土界面单轴拉伸与单轴剪切的单元体试验,分析了黏结界面的破坏形态、极限承载力、平均黏结强度、荷载-位移曲线以及界面应变变化规律,研究了不同黏结剂厚度、膨胀螺栓等级以及混凝土表面粗糙度对于黏结界面力学性能的影响。试验结果表明,界面拉伸条件下,黏结界面的最终破坏形态主要为混凝土内聚破坏;剪切条件下,黏结界面的最终破坏形态主要为加固体与黏结剂界面的脱开。黏结界面极限承载力和黏结强度均随黏结剂厚度的减小而增大,而界面厚度为1 mm对应的拉伸极限承载力和剪切极限承载力较2 mm厚度仅提高了4.6%和5.6%,却极大地增加了环氧树脂的注浆难度,因此选择界面厚度为2 mm更为合理。增加膨胀螺栓加固可显著提升黏结界面的拉伸和剪切强度,推荐使用M18膨胀螺栓,特殊工况下也可使用M20提升加固效果。混凝土表面越粗糙,黏结界面黏结强度就越大,其中混凝土表面粗糙度对黏结界面拉伸黏结强度的影响要大于对剪切黏结强度的影响。

关键词：盾构隧道内钢圈加固黏结界面承载性能试验研究

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考虑螺栓力学特性的两级机匣连接结构有限元建模及振动分析

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第2期56卷 501-513页

作者：李浩孙伟徐昆鹏刘宏浩东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

航空发动机的各级机匣通过螺栓法兰连在一起形成完整的机匣连接结构,法兰边上的螺栓结合部力学参数对机匣结构的动力学特性产生明显的影响,只有对机匣连接结构进行动力学建模并进行合理的设计才能保证其具有优越的动力学性能。以两级机... 详细信息

航空发动机的各级机匣通过螺栓法兰连在一起形成完整的机匣连接结构,法兰边上的螺栓结合部力学参数对机匣结构的动力学特性产生明显的影响,只有对机匣连接结构进行动力学建模并进行合理的设计才能保证其具有优越的动力学性能。以两级机匣连接结构模拟件为对象,在考虑螺栓力学特性的基础上,提出采用ANSYS软件对其进行有限元建模的方法。两级机匣连接结构有限元建模主要包括机匣内、外壳的模拟、静子叶片的模拟以及法兰边上螺栓结合部的模拟。分别采用实体单元、刚性耦合的梁单元、弹簧单元、虚拟材料4种方式模拟机匣法兰边上螺栓结合部并给出其引入机匣连接结构的方式。采用实例研究验证模型的合理性。首先,用机匣1有限元模型求解固有频率及模态振型,并结合试验采用反推辨识法获得模拟边界条件的弹簧单元参数;其次,用包含不同螺栓结合部模型的两级机匣连接结构有限元模型求解固有频率及模态振型,并用试验验证其合理性。从计算精度、耗时、建模复杂程度三方面对比两级机匣连接处4种螺栓结合部模拟方法的优缺点。研究结果表明:采用刚性耦合的梁单元模拟螺栓结合部的计算精度与实体单元的计算精度最相近,计算时间减少了44.5%,可在实际机匣连接结构有限元建模时优先选用。

关键词：两级机匣连接结构螺栓结合部有限元建模振动分析

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含耦合不对中的深沟球轴承灵敏度分析

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东北大学学报(自然科学版) 2025年第1期46卷 83-91页

作者：刘明王鹏飞官宏马辉东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

针对旋转机械中轴承非正常安装时可能出现的异常振动问题,分析了轴承耦合不对中对滚珠接触力及振动响应的影响.考虑深沟球轴承外圈同时存在轴向、平行和角不对中情况,提出了一种综合考虑这3种不对中的深沟球轴承力学模型,并通过正交试... 详细信息

针对旋转机械中轴承非正常安装时可能出现的异常振动问题,分析了轴承耦合不对中对滚珠接触力及振动响应的影响.考虑深沟球轴承外圈同时存在轴向、平行和角不对中情况,提出了一种综合考虑这3种不对中的深沟球轴承力学模型,并通过正交试验设计研究了3种不对中对滚道接触力及转子振动响应的灵敏度.结果表明,同时存在3种不对中时,平行不对中对滚珠接触力和振动响应最敏感,轴向不对中对滚珠接触力和振动响应灵敏度最小.

关键词：耦合不对中深沟球轴承正交试验设计接触力振动响应

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光学浮区法生长Bi掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶及其光谱性质研究

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人工晶体学报 2025年第2期54卷 202-211页

作者：杨晓龙唐慧丽张超逸孙鹏黄林陈龙徐军刘波同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

超宽禁带半导体β-Ga_(2)O_(3)因出色的光电特性而成为研究的焦点。元素掺杂对β-Ga_(2)O_(3)光谱性质的影响是材料科学领域的一个重要研究方向,具有显著的研究价值和应用前景。本研究通过光学浮区(OFZ)法,在CO_(2)环境中成功生长出β-G... 详细信息

超宽禁带半导体β-Ga_(2)O_(3)因出色的光电特性而成为研究的焦点。元素掺杂对β-Ga_(2)O_(3)光谱性质的影响是材料科学领域的一个重要研究方向,具有显著的研究价值和应用前景。本研究通过光学浮区(OFZ)法,在CO_(2)环境中成功生长出β-Ga_(2)O_(3)∶6%Bi单晶,并着重研究Bi掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶的光谱性质。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)结合能量色散X射线光谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)以透过光谱和荧光光谱等先进的表征技术,对样品的晶体结构、元素组成及光谱性质进行了较全面的测试与分析。实验结果揭示,由于离子半径差异大,Bi离子较难掺入β-Ga_(2)O_(3)晶格,掺入的Bi离子主要替代了GaO_(6)八面体中的Ga离子位置。与非故意掺杂β-Ga_(2)O_(3)相比,Bi掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶在红外区域的透射率降低,载流子浓度增加;荧光发射光谱强度降低,荧光衰减时间缩短。这些发现不仅深化了对Bi掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶光谱性质的理解,而且为该材料在闪烁和辐射探测等领域的应用提供了技术启示。

关键词： Bi掺杂β-Ga_(2)O_(3) 光学浮区法晶体生长拉曼光谱光谱特性发射光谱强度荧光衰减时间

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