基于SPH方法的高速列车风阻制动板制动力研究

采用光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics,SPH）方法建立了高速列车风阻制动板流固耦合二维数值模型,实现了对风阻制动板动态开启过程的数值模拟,分析了风阻制动板的运动规律、受力分布和气动阻力变化规律.结果表明:当车速为300 km/h,最大开启角度为90°时,制动板整个开启过程的动作时间约为0.025 s,满足紧急制动时的快速响应要求;制动板开启初期,板的受力有较大突变且呈梯度分布,易弯曲变形;制动板的整个开启过程中,制动板整体受力水平逐渐提高且保持均匀分布,制动板直角边缘处受力始终较其他部位大,具有良好的增阻效果;最大制动力出现在最大开启角度为75°~85°时,而非垂直开启时,建议将最大开启角度设置为80°以获得最大制动力.      

轮对结构柔性对车轮辐板疲劳寿命的影响

针对高速动车非轴对称车轮辐板区域随机疲劳寿命问题,分别将轮对视为刚性体和柔性体建立了车辆-轨道系统动力学模型,仿真得到载荷时间历程和轮轨接触点在踏面上的位置时间历程。在三维有限元模型中使用约束方程模拟轮轴过盈配合,使非线性问题线性化,采用准静态叠加法得到应力时间历程。基于临界距离法中的点法,以疲劳破坏临界平面上的正应力为主循环计数参数,剪应力为辅助计数参数进行多轴循环计数,结合Spagnoli法和Miner理论研究了轮对结构柔性和车轴刚度对车轮辐板随机疲劳寿命的影响。研究结果表明,轮对结构柔性对车轮辐板疲劳寿命有较大影响。随着车轴刚度的降低,轮轨接触横向力的幅值显著增大,轮对模态的特征频率和车轮辐板区域的寿命降低。因此,在轮对轻量化设计时,需综合考虑车轴的结构刚度。