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动车组自动开闭装置空气动力效应与结构强度分析

作　者: 龚晓波
导　师: 高广军
学　校: 中南大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 动车组 自动开闭装置 数值计算 静态加载试验
分类号: U266
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


列车提速是现代交通运输发展的必然趋势,特别是第六次大提速以来,我国高速列车发展登上了一个新的台阶,最为重要的一点是运用了动车组技术。随着列车速度的提高,传统的列车外形已经不能满足高速列车要求,现在各国广泛采用流线型外形,这种外形的列车在车头设计自动开闭装置。由于在列车高速运行工况下,自动开闭装置将承受较大的气动载荷,因此分析动车组高速运行中自动开闭装置对风压的承受能力显得尤为必要。本文首先以空气动力学原理为基础,采用数值计算方法分析了CRH3-380A动车组以不同速度明线运行、明线交会、过隧道和隧道内交会时自动开闭装置前罩的表面压力分布和气动力。随后基于有限元理论,将上述动车组在不同工况下得到的气动力作为计算载荷加载于自动开闭装置有限元模型上,分别对自动开闭装置的玻璃钢前罩和开闭机构进行结构强度分析。文章最后通过现场静态加载试验,对试验测试结果和数值计算结果进行比较,验证了数值模拟计算的可靠性。本文研究结果将为CRH3-380A动车组自动开闭装置的进一步设计和优化提供理论依据。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 选题背景及意义  9-10
  1.2 研究对象  10
  1.3 列车空气动力学研究概况  10-11
    1.3.1 国外列车空气动力学研究概况  10-11
    1.3.2 国内列车空气动力学研究概况  11
  1.4 有限元理论在轨道车辆结构分析中的应用  11-12
  1.5 研究方法和内容  12-14
    1.5.1 研究方法  12
    1.5.2 研究内容  12
    1.5.3 各章节内容安排  12-14
第二章 计算流体力学分析理论基础  14-20
  2.1 列车空气动力学数值模拟计算简介  14
  2.2 数值计算基本控制方程  14-17
    2.2.1 可压缩流的基本控制方程  15-16
    2.2.2 不可压缩流的基本控制方程  16-17
    2.2.3 湍流模拟  17
  2.3 数值计算可信度分析  17-20
第三章 动车组玻璃钢前罩气动性能分析  20-35
  3.1 计算模型、计算网格、边界条件  20-24
    3.1.1 计算模型  20-21
    3.1.2 计算区域  21-22
    3.1.3 边界条件  22-23
    3.1.4 计算网格  23-24
  3.2 模型测点布置  24-25
  3.3 计算工况  25-26
  3.4 计算结果及分析  26-35
    3.4.1 玻璃钢前罩的压力分布分析  26-28
    3.4.2 玻璃钢前罩压力测点监测结果  28-32
    3.4.3 玻璃钢前罩压力测点压力波分析  32-35
第四章 动车组自动开闭装置结构强度有限元计算  35-56
  4.1 有限元理论基础简介  35-36
  4.2 玻璃钢前罩气动力等效转化为安装座所受载荷  36-39
    4.2.1 玻璃钢前罩安装座受力计算说明  36-37
    4.2.2 玻璃钢前罩有限元模型的建立  37-38
    4.2.3 计算结果分析  38-39
  4.3 开闭机构结构强度分析  39-50
    4.3.1 开闭机构有限元模型的建立  40-42
    4.3.2 材料性能  42
    4.3.3 计算载荷和约束条件  42-43
    4.3.4 开闭机构结构强度评定标准  43
    4.3.5 计算结果  43-50
    4.3.6 结果分析  50
  4.4 开闭机构试验载荷简化及测试点选取  50-56
    4.4.1 试验载荷简化  50-53
    4.4.2 测试点选取  53-54
    4.4.3 计算结果  54-56
第五章 动车组自动开闭装置结构强度试验  56-70
  5.1 现场静态加载试验  56-64
    5.1.1 测试系统简介  56-62
    5.1.2 加载原理  62-63
    5.1.3 测点布置  63-64
  5.2 数据处理方法  64-68
  5.3 测试结果分析  68-69
  5.4 数值模拟计算结果与现场试验结果对比分析  69-70
第六章 结论及展望  70-72
  6.1 全文总结  70-71
  6.2 工作展望  71
  6.3 学习体会  71-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
硕士研究生期间参加的科研项目及发表的论文情况  77

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 机车工程 > 动车、动车组（动力列车）
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