高铁列车涂层的抗冲蚀破坏机制研究

摘要:针对动车组表面涂层在运行过程中受到微细粒子高速冲蚀磨损的问题,采用有限元数值模拟及冲蚀磨损试验系统研究了微细粒子速度、入射角度、粒子尺寸等对涂层冲蚀磨损率的影响规律,分析了聚氨酯涂层的抗冲蚀破坏机制,主要表现为低角度冲蚀时的微切削及高角度冲蚀时的脆性破碎机制。研究结果表明,涂层的冲蚀磨损率随粒子速度呈现幂增长,冲蚀磨损率在粒子速度从70m/s变为80m/s时增幅达87%;涂层在一定程度上呈现韧性材料冲蚀磨损特性,冲蚀磨损率在入射角15°时达到峰值0.94mm3/g;在不同粒径粒子垂直入射情形下,涂层均表现出脆性材料的破碎脱落冲蚀磨损机制。模拟计算的仿真结果与试验验证误差仅为7%,表明该模型建立与计算方法具有较高的有效性,可用于简化或替代试验手段,为风沙环境下涂层结构的优化提供依据。

低周疲劳的结构应变法在铁路货车上的工程应用

摘要: 为了开展铁路货车车体焊接结构的低周疲劳寿命预测,详细推导了理想弹塑性结构应变计算理论,基于计算理论进行了程序设计,并通过焊接接头试验进行了验证. 进一步开展了平面应变焊接接头模型的仿真计算结果和结构应变法计算结果的对比,探讨结构应变法的使用条件. 最后,将虚拟台架与结构应力变结合开展了快捷货车的低周疲劳寿命分析的工程应用. 结果表明:提出的低周疲劳的结构应变方法及其计算程序,当结构应力与屈服强度的差值在150 MPa 以内时,理想弹塑性结构应变计算结果与实际结果一致,能够解决铁路货车低周疲劳寿命预测问题;当结构应力与屈服强度差值超过150 MPa 后,随着结构应力的增加,误差也增加. 该文的研究为低周疲劳的结构应变法工程推广应用提供了良好的技术支撑.创新点: (1) 完成了基于平面应变状态的结构应变计算方法的程序设计.(2) 基于平面应变模型的结构应变法的适用性分析.(3) 系统开展虚拟台架与结构应变法相结合的货车车体工程应用.

我国高速铁路钢轨现状及技术展望

摘要:经过十余年的研究和发展,我国高速铁路钢轨标准和质量达到了世界先进水平。高速轮轨匹配关系的研究及应用结果表明:适当地提高车轮硬度,能够延长轮轨部件的使用寿命,与其他2种钢轨型面相比,60N廓形适应性更佳,有效改善了动车组运行性能。高速铁路钢轨的服役性能表现为,大半径曲线和直线钢轨磨耗较小,高速铁路钢轨主要伤损形式表现为擦伤、硌伤以及波磨等。智能运维和适应更高速度将是我国高速铁路钢轨技术的重点发展方向。

国内外钢轨快速打磨技术对比与创新应用

摘要:钢轨快速打磨采用被动式打磨技术,最先在德国投入工程化应用,其应用有较为成熟的经验。钢轨快速打磨技术引入国内十年以来,得到广泛运用和推广,适应国内高速铁路的快速打磨技术管理体系仍在不断完善。对国内外钢轨快速打磨技术的发展及应用进行对比和分析,以更好地促进快速打磨技术在国内的科学运用,完善快速打磨技术的创新和发展。

动车组碳陶(C/C-SiC)制动盘开发与特性研究

摘要:采用化学气相渗透法和反应熔体浸渗法组合工艺制备了缩比碳陶制动盘,盘体材料抗拉强度106MPa、抗压强度355MPa、抗弯强度195MPa,垂直和水平方向导热系数分别为41.1、38.8 W/(m•℃),导热性与强韧性协调关系较好。匹配粉末冶金闸片开展了碳陶制动盘摩擦磨耗缩比试验,基于试验结果建立并修正了制动盘传热过程的有限元仿真模型。试验与仿真分析结果表明:碳陶制动盘的耐磨性和耐热性均较好,且对偶闸片摩擦系数稳定、磨耗量满足行业标准要求。

铝合金车体结构自动参数化建模及刚度分析

摘要:基于铝合金车体断面CAD图纸,提出了快速、全自动提取车体断面中线和厚度的方法,并实现了断面中线分组、网格划分、厚度、材料属性的自动生成和赋值。在此基础上,基于MATLAB软件自主开发了铝合金车体结构建模和刚度分析专用软件。专用软件可利用车体梁柱截面的CAD 图纸,自动建立车体的门、窗、牵引梁、枕梁、缓冲梁、门立柱、端墙结构的有限元模型,并实现与车体断面有限元网格的自动完全匹配。同时,自动施加约束和载荷并形成分析工况,从而建立整车结构的参数化有限元模型,实现车体结构刚度的快速有限元分析。通过与人工创建的车体结构有限元模型刚度对比,验证了基于上述方法自动建立参数化铝合金车体结构有限元模型的正确性。

轨道交通车体用铝合金材料及其焊接技术

摘要:介绍轨道交通车体用铝合金、铝合金焊接材料及其性能要求。针对铝合金传统的MIG焊、TIG焊,以及新型的双丝MIG焊、搅拌摩擦焊、手持式激光焊和激光复合焊等焊接方法、设备及工艺特点,论述了各种焊接方法的优缺点、难点及应用的关键技术。介绍了轨道交通铝合金焊接常用的标准,为轨道交通铝合金车体制造及焊接技术应用提供了参考。

高速列车铜基摩擦材料的成分设计研究进展

摘要:铜基摩擦材料因具有优异的导热、抗氧化、抗高温粘着、摩擦因数稳定和耐磨损等综合性能,广泛应用于高速列车制动系统中,是高速列车安全运行的保障。铜基摩擦材料是采用粉末冶金工艺制备的由金属与非金属组成的多元复合材料,可以通过对材料成分大范围内的调节,实现材料摩擦磨损性能的调控。然而,随着高速列车向高速高能载方向发展,摩擦材料需要承受强表面氧化、高热负荷和高载荷冲击的共同作用,铜基摩擦材料在服役过程中出现基体高温软化、石墨润滑相烧蚀、摩擦衰退、以及掉边角等问题。近年来研究者从材料成分和工艺出发,通过对基体组元的固溶、弥散强化提高基体强度,采取润滑组元的多元复合拓宽温度适应范围,选择金属或合金摩擦组元替代陶瓷摩擦组元以及陶瓷颗粒表面镀铜等方法改善界面结合提高剪切强度。本文系统总结了铜基摩擦材料的成分设计研究进展,分析了各组元成分、含量的变化和发展趋势,综述了基体组元、润滑组元、摩擦组元以及界面结构的调控对材料摩擦磨损性能的影响,最后提出构建材料成分⁃摩擦层⁃摩擦磨损性能之间关系,为铜基摩擦材料成分设计提供依据。

时速160 km城际电动车组铝合金车体工艺研究

摘要:时速160km城际电动车组是公司研制的首列铝合金A型车体,针对结构组对、铝合金焊接变形、型材加工等诸多工艺难点,通过反复的试制与研究,现已成功掌握了设计时速160km城际电动车组车体的制造工艺流程,为后续广州13号线地铁车辆批量生产提供了坚实的技术保障。

城市轨道车辆典型转向架综述

摘要:从钢轮-钢轨系统转向架、单轨转向架、现代有轨电车转向架、直线电机车辆转向架等方面论述了城市轨道车辆典型转向架,介绍了各种类型转向架的结构特点,探讨了现代转向架的设计思路。