基于动态服役环境轮轨激振下的高速动车组齿轮箱体裂纹产生机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51665015
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    39.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0504.机械结构强度学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Gearbox housing crack under dynamic service environments has been a serious threat to the operation safety of high-speed train,so the crack generation mechanism urgently needs to be explored. This project takes CRH3 as the research object,the crack generation mechanism of gearbox housing under wheel/rail excitation of dynamic service environments are investigated in the method of combining dynamics and fatigue strength theory. Firstly,the vibration characteristics of dynamic response evolution rule of gearbox housing are carried out on the ground of tracking tests along the railway lines. Then,the nonlinear resonance mechanism of gearbox housing is explored by constructed dynamic model of the transmission system. Moreover,constructing rigid-flexible coupling dynamic simulation models of high-speed EMU, which takes service environments into consideration. Some characteristics such as load spectrum,acceleration,transmission characteristics of frequency vibration,the evolvement rule of stress-strain for gearbox housing under wheel/rail excitation are revealed by means of dynamics simulation analysis. Lastly,the dynamics performance and vibration fatigue strength retrogression performance of gearbox housing being studied through high-frequency excitation test of wheel/rail,combining equivalent damage theory and crack generation mechanism,the prediction methods and the models of crack generation life-span are put forward on the basis of crack generation mechanism of gearbox housing on high-speed EMU under wheel/rail excitation of dynamic service environments. The anticipated research results will exert greatly theoretical significance and engineering practice value to optimization design and life-span predication of gearbox housing as well as ensuring the operation safety of high-speed EMU.
动态服役环境下齿轮箱体开裂问题已严重威胁高速列车运行安全,因此迫切需要揭示其产生机理。本项目以CRH3型动车为研究对象,基于动态服役环境轮轨激振条件,运用动力学与疲劳强度理论相结合的方法,研究齿轮箱体裂纹产生机理。首先,基于线路跟踪试验研究齿轮箱体振动特性动态响应演化规律;其次,建立齿轮箱传动系统动力学模型,研究其非线性共振响应机理;接着,构建考虑服役环境下整车刚柔耦合动力学仿真模型,通过动力学仿真揭示轮轨激振下箱体的载荷谱、加速度和频率振动传递特性及应力-应变演化规律;然后,基于轮轨高频激振试验,研究箱体动力学性能和振动疲劳强度衰减特性;最后,基于上述研究,结合等损伤理论和裂纹萌生机理,研究齿轮箱体在动态服役环境轮轨激振工况下裂纹产生机理,提出箱体振动疲劳寿命预测方法和裂纹萌生寿命模型。预期研究成果对优化齿轮箱体设计、预测箱体寿命、确保行车安全具有重要的理论意义和工程实用价值。

结项摘要

高速动车组齿轮箱箱体是动力驱动传动的关键部件,其服役性能的安全稳定性是影响高速动车组安全的关键因素,而箱体开裂势必严重威胁高速动车组运行安全,因此探究服役环境下动车组齿轮箱体裂纹产生机理对高速动车组齿轮箱系统的安全服役具有重要理论意义和工程实用价值。本项目基于动态服役环境轮轨激振条件下,针对高速动车组齿轮箱体服役过程中生产裂纹影响运行安全性问题,通过线路跟踪试验、动力学仿真及台架试验等技术手段并结合疲劳损伤理论研究其裂纹产生机理,取得了较为丰硕的研究成果。首先,对齿轮箱传动系统产生的故障进行比较系统的调研,对产生故障的齿轮箱进行分解检测,提取故障部位存在缺陷现象并分析其产生的原因;提出了对动车组齿轮箱提出科学的服役跟踪测试方案。其次,完成了对CRH3型高速列车齿轮箱体在哈大线服役跟踪振动特性试验,发现B型原结构齿轮箱存在580Hz模态主频,与线路激扰主频存在交集,是导致列车运营时出现箱体局部共振现象是箱体产生振动疲劳损伤裂纹的主因;通过建立考虑内、外部激励下的齿轮箱传动系统动力学模型,分析了箱体产生裂纹的原因。然后,建立考虑动态服役环境轮轨激振下整车精细化刚柔耦合动力学模型,进行各种工况下的齿轮箱体动力学仿真分析,明确齿轮箱箱体的振动加速度及应力响应演化规律。基于小滚轮高频激励台架试验,通过扫频分析,探究了高速列车齿轮箱箱体振动特性和疲劳损伤影响因子。最后,结合相关标准、线路实测试验,评估齿轮箱箱体在各种载荷工况下的疲劳失效,分析出高速列车齿轮箱箱体疲劳损伤、寿命及裂纹产生机理。本项目研究所取成果丰富了高速列车齿轮箱箱体振动特性及高频振动疲劳损伤导致裂纹的机理,为避免或抑制齿轮箱在服役线路上产生振动疲劳损伤提供了重要的参考价值。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(7)
高速列车抗蛇行减振器动态与静态特性研究
  • DOI:
    10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.06.003
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    现代制造工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱海燕;徐腾养;池茂儒
  • 通讯作者:
    池茂儒
客车轴箱单卷弹簧参数化建模及性能分析
  • DOI:
    10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.01.008
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    现代制造工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱海燕;邬平波;张翼;乔元禹
  • 通讯作者:
    乔元禹
高速列车设备舱底板的振动特性研究
  • DOI:
    10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.01.027
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    振动、测试与诊断
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张富兵;刘潮涛;邬平波;石怀龙;吴兴文;朱海燕
  • 通讯作者:
    朱海燕
高速列车球窝非光滑表面减阻降噪研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    噪声与振动控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱海燕;胡华涛;尹必超;朱志和;王超文
  • 通讯作者:
    王超文
基于小滚轮高频激励的高速列车齿轮箱箱体振动试验
  • DOI:
    10.19818/j.cnki.1671-1637.2020.05.011
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    交通运输工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱海燕;王超文;邬平波;曾京;肖乾
  • 通讯作者:
    肖乾

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其他文献

防风-乌梅配伍含药血清对气道平滑肌细胞增殖模型表型转化调控作用
  • DOI:
    10.13422/j.cnki.syfjx.20190224
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国实验方剂学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龙声志;朱海燕;吴贤波;陈林;谢毅强;杨帆
  • 通讯作者:
    杨帆
基于地质工程一体化的煤层气储层四维地应力演化模型及规律
  • DOI:
    10.3787/j.issn.1000-0976.2022.02.009
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    天然气工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘英君;朱海燕;唐煊赫;孙晗森;张滨海;陈峥嵘
  • 通讯作者:
    陈峥嵘
芦苇不同铺放状态下可压缩性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    农机化研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱海燕;张立新
  • 通讯作者:
    张立新
A Novel Sesquiterpenoid from G
来自 G 的新型倍半萜类化合物
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张前军;杨小生*;朱海燕;汪冶
  • 通讯作者:
    汪冶
基于“药性、药能”寒温并用法治疗流感的研究策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国中医基础医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱海燕;张华敏;颜乾麟
  • 通讯作者:
    颜乾麟

其他文献

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朱海燕的其他基金

轮轨高频激励下高速列车轴装制动盘非线性振动与热机耦合诱导疲劳损伤机理研究
  • 批准号:
    52162045
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    37 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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