弓网回路电流间谐波特性的实验研究

为研究周期性波动载荷条件下弓网回路电流的间谐波特性,开展了大量的弓网系统受流实验,分析了静态接触压力、滑动速度、接触电流对回路电流间谐波特性的影响.接触电阻波动和离线电弧/火花是产生回路电流间谐波的主要原因.该间谐波主要分布在0~100 Hz,以特定的频率间隔、以基波50 Hz为中心左右对称分布.间谐波的频率间隔与静态接触压力、接触电流无关,随滑动速度的增加近似线性增加.间谐波幅值随静态接触压力的增加先减小后增大、随接触电流的增加而增大.对于深入研究弓网系统的受流特性具有借鉴意义.     

弓网离线电弧辐射电场噪声研究

针对弓网离线电弧辐射电场噪声特性问题,利用弓网电弧电磁噪声实验平台开展了不同条件下的弓网离线实验,分析了弓网离线电弧电场噪声的幅频特性与接触压力和回路电流之间的作用关系.研究表明:弓网离线电弧辐射电磁噪声主要集中在30~500 MHz频段.随着接触压力的增大,弓网离线电弧辐射电磁噪声的幅值先减小后增大;随着回路电流的增大,电磁噪声幅值增大.     

弓网系统接触电阻特性

针对不同接触压力、牵引电流条件下弓网系统的静态和动态接触电阻进行试验研究。研究结果表明:弓网静态接触时接触电阻随接触压力、牵引电流增大而减小;动态时,接触压力和牵引电流一定的情况下,接触电阻随着列车速度的增加呈现出先增大再减少又增大的趋势,接触电阻随速度变化出现2个极值,说明接触压力与列车运行速度和牵引电流存在着最佳匹配关系。     

地铁车辆受电弓—接触网系统接触电阻数学模型研究

通过弓网实验得出动态接触电阻在不同接触电流、滑动速度和接触压力作用下的结果。数据分析表明:弓网动态接触电阻在70～100 A范围内随接触电流的增大而减小,在60～120 N范围内随接触压力的增大而减小,在30～40km/h范围内随滑动速度的增大而增大。通过理论分析和实验数据建立了接触电阻数学模型,并利用最小二乘法对模型参数进行了求解,最后验证了模型的有效性,这对地铁车辆运行过程中的暂态分析具有重要意义。     

弓网电弧电场噪声特性影响因素

为揭示工况参数对弓网电弧电场噪声特性的作用规律,利用自行研制的弓网电弧电磁噪声实验系统,采用单因素实验法,改变供电电压、回路电流、功率因数、运行速度、接触压力等实验条件,开展了91组弓网电弧辐射电场噪声实验.在30~60 MHz频段内,弓网电弧电场噪声幅值较大,高于背景噪声及其它频段电场噪声.31~44 MHz频带内的电场噪声超过限值,会严重影响调频收发信机的正常工作.提高供电电压,电场噪声的等效场强呈现增大趋势;列车感性负载越少,功率因数越接近1,则电场噪声越小.     

速度和压力对弓网电弧传导噪声影响

针对电气化列车运行过程中,接触网与受电弓之间发生离线引起的电磁干扰问题.利用一套弓网电弧电磁噪声实验系统,在不同压力、速度和电流条件下,开展了64组弓网电弧传导噪声实验.本实验系统由电波暗室、弓网电弧产生装置和弓网电弧检测系统组成,能够实现对接触电压、接触电流、接触温度和接触压力进行采集.实验结果表明,当接触电流和滑动速度一定时,随着压力的增加,电流信号中的断流率减小,直流分量上升;当接触电流和接触压力一定时,随着滑动速度的增加,断流率增加,直流分量下降.     

弓网系统动态接触压力特性

为获得弓网系统动态接触压力的变化规律、实现弓网接触压力的最优控制,开展了大量的弓网接触压力特性实验,应用数理统计的方法分析了弓网接触压力的统计特性.研究结果表明:弓网系统的动态接触压力呈周期性波动变化,并且符合正态分布.动态接触压力的波动范围为平均接触压力加减三倍标准差,该波动范围随着运行速度的增加而增大.弓网系统的振动频率与运行速度和静态接触压力有关.     

滑动电接触表面微观形貌影响因素分析

为研究滑动电接触中粗糙度参数和粗糙面磨损均匀程度与摩擦副表面粗糙度的关系,在不同条件下开展载流实验,分析接触电流、接触压力、滑动速度和运行时间对摩擦副表面粗糙度的影响.研究结果表明:在相同条件下,运行时间越长、滑动速度越大,接触面粗糙度值越大,磨损越不均匀;接触压力越大,接触面粗糙度值越小,磨损越不均匀;随着接触电流的增加,接触面的粗糙度值呈现先减小后略微增加的变化趋势,磨损越来越均匀.     

不同应力水平下砂岩力学特性的试验研究

为了探讨循环加载下应力水平对岩石力学特性的影响,利用WDT-1500材料试验机,对砂岩进行不同应力上限、不同应力下限、相同应力幅值和不同荷载频率条件下循环加载试验,对比分析不同加载条件下砂岩的力学特性,揭示了砂岩的动弹性模量和动泊松比随循环次数的演化规律,及随应力水平和应力幅值的变化规律。试验结果表明:砂岩的屈服应力是其在循环加载过程中力学特性出现变化的一个分界点,在分界点之上或之下动弹性模量和动泊松比的变化规律是不相同的;对于同一砂岩试样,动弹性模量和动泊松比随加载频率的增大而增大,随着应力幅值的增大而减小,并且应力幅值相同时,动弹性模量与应力水平具有一定的线性关系。     

偏压条件下特大断面隧道地震动态响应的数值模拟研究

以福州市二环路金鸡山隧道为工程背景,利用数值模拟方法研究偏压条件下特大断面隧道的地震动态响应(包括地层加速度及衬砌接触压力的动态响应),并与已完成的振动台模型试验结果相互对比验证.数值模拟结果表明:地层各测点的PHA放大系数,沿地层中轴面及衬砌边缘随高程呈对数型增长,沿临空侧坡面随高程呈指数型增长;中上部地层各测点的PHA放大系数,随地震动幅值增大呈近似线性减小趋势,而下部地层各测点的PHA放大系数则基本不变.上述数值模拟结果所表现出的高程效应,与模型试验结果基本一致.另一方面,由于地形偏压影响,静止工况下隧道衬砌上的接触压力表现出一定的偏压效应;随着地震动幅值增大,其偏压效应被进一步放大,大震幅工况下靠山侧衬砌所承担的最大接触压力约为静止工况的3倍,最小接触压力几乎为零(即衬砌与围岩完全脱空).但相比于模型试验,本次数值模拟中的衬砌始终设置为弹性状态,可能高估了其所承担的接触压力.     

分数槽结构悬架直线作动器的性能及其应用

针对电磁主动悬架用直线作动器推力密度低和推力波动大等缺点,提出一种分数槽结构的圆筒形永磁直线作动器,并建立作动器的有限元分析模型,通过理论计算其绕组反电动势验证了其正确性;同时,研究了作动器的作动力、响应时间和效率随速度和电源激励变化的规律.结果表明:作动器绕组的反电动势中含有3、2和4次的谐波分量;作动器作动力存在一定的波动,且随着电流增加而增大;作动器响应时间随着运行速度增加而减小;作动器效率与电压和速度相关,速度越大,效率越高,电压越大,效率越低.根据车辆在各工况下的悬架工作特性得出:当车辆侧倾时,作动器处于低速、大作动力、慢响应、高耗能的工作状态;当随机路面激励时,随着悬架运行速度的提高,应逐渐增大作动器电流激励的幅值和频率.     

降雨环境下弓网电场噪声时域特性分析

为研究降雨环境对弓网电弧辐射电场噪声特性的影响,利用弓网电弧电磁噪声实验系统,在电波暗室中开展降雨环境下的弓网电弧电场噪声实验.统计分析降雨环境下弓网电弧电场噪声的时域特性,获得了弓网电弧电场噪声时域波形的峰值、上升时间、振荡周期及持续时间等特性参数随降雨量、接触压力及滑动速度的变化规律,研究降雨环境下的弓网电弧电气特性及其与电场噪声特性规律之间的关系.结果表明:弓网电弧电场噪声强度随降雨量的增加而增强,在降雨环境下电场噪声强度随滑动速度的增加而减弱;与正常环境相比,降雨环境下的电场噪声波形的幅值更大、衰减更快.降雨会使电弧的燃弧时间缩短,零休时间增加,进而导致燃弧尖峰增大.     

洱海泥炭质土滞回曲线形态特征的定量研究

以重塑泥炭质土为研究对象,利用全球数字系统(global digital systems,GDS)动三轴仪对土体进行循环加载试验,分析一系列围压、固结比(Kc)、频率下土体滞回曲线演化规律,采用滞回曲线长轴斜率(k)、中心偏移量(d)、动应变幅值(εm)和包围的面积(S)对洱海高原湖相泥炭质土滞回曲线形态特征进行定量描述.试验结果表明:泥炭质土滞回曲线较为封闭,整体呈长梭形,在相同动应力幅值下,εm随围压、固结比、频率增大而减小,且减小速度逐渐降低;k随动应力幅值(σm)增大呈对数关系衰减,随围压、固结比、频率增大而增大,加载前期对频率变化表现不敏感;d和S随σm增大呈两阶段增大,加载前期增大平缓,后以指数关系快速增大;d和S随围压和频率增大而减小,且对频率变化表现更敏感;非等压固结(Kc≠1.0)条件下的d比等压固结(Kc=1.0)条件下更大,且S即土体完成一个荷载循环消耗能量更小.     

地铁行车荷载作用下粉质黏土累积塑性应变特性

目的研究地铁行车荷载作用下隧道周围土体变形特性,为城市地下轨道交通工程设计、施工及运营期间的安全稳定评价提供参考.方法通过室内动三轴试验,探索地铁行车荷载作用下粉质黏土累积塑性应变发展规律,在此基础上,利用数理统计知识计算各因素及因素之间的耦合作用对累积塑性应变的影响率.结果在相同试验条件下,累积塑性应变随围压增大而减小,随固结比增大而减小,随动应力幅值增大而增大,随频率增大而减小,随振动次数增大而增大.结论单因素中动应力幅值对累积塑性应变的影响最大,其次是围压和频率,最后是振动次数;围压与振动次数、频率与振动次数之间的耦合作用对累积塑性应变的影响可忽略不计;因素之间的耦合作用在一定条件下比单因素对累积塑性应变的影响效果要显著.     

带金属O形环法兰密封结构的三维有限元分析

借助ANSYS Workbench有限元软件对带金属O形环法兰密封结构进行三维有限元分析,研究预紧工况和操作工况时法兰接触面处的接触压力及应力分布规律.结果表明:随着螺栓预紧力的增加,最大接触压力及最大应力值均增加,最小接触压力减小;操作工况时,随着流体内压的增大,最小应力值基本未发生变化,最大接触压力及最大应力值均减小,且最大接触压力均大于液体内压.     

赤泥电阻率基本特性研究

为深入了解赤泥的电阻率特性,对赤泥电阻率进行了室内试验。通过测试不同含水率、不同孔隙率、不同龄期的赤泥在不同电流频率下的电阻率和赤泥的无侧限抗压强度,研究分析了电阻率与各变量之间的关系。研究表明:赤泥电阻率随电流频率、含水率、轴向应变的增加呈减小趋势,随龄期的增加先增大后减小,随孔隙率的增加先减小后增大,各因素相互影响,共同作用。     

滑动电接触表面粗糙度与接触电阻特性

为获得弓网摩擦副滑动电接触电阻与摩擦副表面材料粗糙度的关系,研究摩擦副表面粗糙度特性对接触电阻的影响,开展载流摩擦实验.从微观方面探究了接触电阻的变化规律,获得了接触压力、滑动速度、接触电流等不同实验条件对粗糙度和接触电阻的影响.研究结果表明:接触压力、接触电流越大,滑动时间越长,接触面粗糙度值越小,接触电阻越小;滑动速度越大,接触面粗糙度值越大,接触电阻越大.     

淹没状态下超高压磨料水射流切割实验研究

利用水射流切割实验系统,在80～240 MPa压力范围内对完全淹没状态下磨料水射流切割岩石的性能进行了实验研究.通过实验及数据分析,得出了磨料粒径和质量流量、射流压力、靶距、切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律.结果表明,在实验给出的工况条件下,磨料流量存在最佳值,在一定范围内切割深度随磨料流量增加而增加,当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量增加反而下降;切割深度与射流压力基本呈线性增长关系;随着靶距的增大,切割深度逐渐减小;切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势.     

螺杆泵内部压力分布规律研究

利用有限元方法建立螺杆泵二维模型,分析螺杆泵压力传递规律,计算螺杆泵在不同压差下的接触压力,得出临界接触压力曲线.利用临界接触压力曲线分析螺杆泵内部的压力分布规律.结果表明:螺杆泵密封腔之间的接触压力随着密封腔之间压差的增加而增加,但接触压力比压差增加速度慢,存在一个临界接触压力值;不同内压力的密封腔之间的临界接触压力构成了临界接触压力曲线,随着内压力的增加临界接触压力减小;螺杆泵内部各密封腔压力值沿着螺杆泵轴向从吸入口到排出口逐渐增加,增加速度逐渐减小,最终达到一个最大值,即此螺杆泵的最大压力值.     

接触压力与粉末层厚度对塑性拉延过程的影响

文章以石墨粉末作为固体润滑剂,在不同接触压力和粉末层厚度下,对铝合金进行了一系列塑性拉延摩擦试验,得到了铝合金在粉末润滑条件下的摩擦系数和表面膜特性,并对塑性成形过程粉末润滑机理进行了分析。结果表明:爬行现象是润滑膜破坏的主要原因,该现象随着接触压力的增大而加剧;适当增加粉末层厚度可以有效降低润滑膜的损伤,但不是粉末量越多越好,最佳厚度随使用工况而变化;不同粉末层厚度下,表面膜的典型破坏形式有所区别;摩擦系数随着接触压力的增加而减小,随着粉末层厚度的增加而增加。