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高速列车车体气密疲劳强度试验台气密载荷加载特性的仿真分析
| 论文题名： | 高速列车车体气密疲劳强度试验台气密载荷加载特性的仿真分析 |
| 关键词： | 气密疲劳强度试验台;仿真分析;气密载荷;加载特性;优化设计;高速列车 |
| 摘要： | 高速列车在高速会车及通过隧道时会产生的高频、高幅值的气密载荷，气密载荷长期作用于车体势必造成车体的疲劳破坏，给列车的行车安全造成威胁。目前，已有的西飞和四方试验台能够进行高速列车车体的气密载荷试验。但是已有试验台所施加的气密载荷的分布特性及其影响因素还不明了；同时，该气密载荷的频率与实际列车承受的气密载荷的频率差距较大。因此，需要对西飞和四方试验台所施加的气密载荷进行研究，进一步理解其气密载荷的加载特性，在此基础上提出更加接近列车实际运行情况的试验方案-交变压力模拟试验台，并进行该试验台的仿真研究并对其设计参数进行优化，从而为实际试验台的建立提供参考。 论文使用数值模拟的方法，根据已有试验台的结构及试验过程，确定了进行试验台气密载荷仿真研究的湍流计算模型、边界条件及初始条件；使用Gambit软件建立了已有试验台的几何模型；使用计算流体动力学仿真软件FLUENT，对西飞和四方试验台气密载荷的加载过程进行了仿真研究。通过仿真分析，获得了西飞和四方试验台三角及正弦气密载荷的加载特性，得到了进排气量、填充物体积对三角气密载荷幅值特性、速度特性及分布特性的影响规律，并提出了已有试验台的改进途径。 论文提出了交变压力模拟试验台的设计思想，探讨了气密载荷作用下，试验车体原型及其模型的几何相似性及应力应变关系的相似性，确定了不同相似比车体模型的有效气密载荷，通过仿真计算验证了运用活塞机构给试验车体模型施加气密载荷的可行性；在此基础上，建立了相似比为5的车体模型的交变压力模拟试验台的仿真模型，根据仿真计算结果对该试验台流场的变化特点及气密载荷的加载特性进行了分析，得到了试验台密闭室容积、活塞排量及偏心轮转速对气密载荷加载特性的影响规律；应用正交试验设计的方法，对载荷加载频率为1 Hz的交变压力模拟试验台的主要设计参数进行了优化设计，获得了以载荷均匀性和功耗为综合评价指标的最优的交变压力模拟试验台的设计方案。 论文对西飞和四方试验台的研究有助于认识试验台气密载荷的加载特性及影响因素对气密载荷的影响规律；论文针对交变压力模拟试验台的研究也可以为实际试验台的设计提供参考。 |
| 作者： | 魏亚龙 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 宁智 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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