一、项目简介
近些年来，高速铁路来在我国取得了发展，高速铁路线路总里程已经超过2.6 万公里，占世界总里程的百分之六十以上。高速列车商业运行时速超过350km/h，高速度更是达到486km/h，如此高的运行速度下，是什么样的结构使得列车安全运行，科学家又是如何设计的，这其中包含机械和力学问题。另外，中国已经启动了时速600 公里的高速磁悬浮交通研发项目，甚至时速4000 公里的真空管道磁浮列车概念也已提出并开展研究。
高速磁悬浮列车的结构又与轮轨列车又有何不同？高速轮轨列车和磁悬浮的运行舒适性、安全可靠性是重要的性能指标，是列车研究设计时重点关注的指标。例如，中国高铁运行时可以长时间竖起硬币而不倒，这说明车辆的振动幅度控制得好；同时列车轮对在服役过程中，经历长周次的循环载荷，仍能安全服役，这说明其可靠性研究和损伤容限设计先进，这些都是机械设计的功劳。此实习项目主要针对计划申请机械及自动化专业、车辆工程、航空航天等专业的学员所设计。
导师向学员讲述高速轮轨列车、磁悬浮列车的基本结构和运行原理。学员跟随导师一起开展研究工作，利用数值模拟手段，对高速列车响应以及轮轨系统多轴应力进行仿真。通过学习和交流，使学员了解目前高速列车的结构和原理，理解动力学问题和疲劳可靠性问题的研究方法，初步掌握将书本知识应用于实际科学问题研究的基本方法，积累参与项目研究经验实习结束后，导师会根据学生表现出具推荐信。
二、项目内容
本项目主要介绍高速列车运行过程中，车辆响应和轮轨结构可靠性研究，主要分以下几个部分：
（1）讲述高铁列车和磁悬浮列车的基本结构和原理，梳理高速列车当前研究中的重点方向，以及动力学问题和轮轨结构可靠性的分析方法；对研究中用到的理论和工具进行简单介绍，主要理论知识有结构动力学、数值积分、计算编程基本知识，主要工具包括Matlab、Simpack、Abaqus 等。
（2）专题一：轨道车辆动态响应仿真介绍目前结构动力学领域微分方程数值积分的常用方法 Runge-Kutta 法；依据实际列车结构，推导建立高速轨道列车模型的振动控制方程，组织学员完成基于Runge-Kutta 法的车辆动态响应仿真和临界速度计算分析。介绍车辆动力学常用软件Simpack，采用Simpack软件，模拟轮对、转向架和车辆的动态响应情况。
（3）专题二：轮轨系统多轴应力仿真轮轨系统是轨道车辆安全可靠性的关键环节，利用计算固体力学方法对轮轨接触应力进行仿真。首先介绍计算固体力学基本原理，包括虚功原理，有限单元思想和目前业内应用广泛的两款计算软件，ANSYS 和ABAQUS。然后采用ABAQUS 有限元软件，模拟轮轨表面接触应力。
三、招生对象及要求
大二以上本科生及部分高中生，计划申请机械工程、车辆工程、航空航天、固体力学，流体力学等专业学员所设计，具备机械，车辆，力学，航空航天等专业基础学生。
为了让学生可以更好的完成科研项目，项目组会以笔试和面试的形式对学生进行筛选。
项目难度：★★☆
报名建议：具备一定力学基础和结构动力学等相关基础知识的同学。
预习资料：车辆动力学文献、SIMPACK 和MATLAB 软件学习资料、轮轨关系文献、有限单元法学习资料等。
四、行程安排
Step1：远程项目指导：项目开始前2 周—1 个月组成学习讨论群，项目导师及助教为同学们答疑解惑，介绍项目背景，发放预习资料（包括相关文献及需要掌握的软件技能等），有问题可以请教导师，行程安排请教贴身助教；
Step2：项目集中进行时：导师面对面授课指导，研讨国际当下热点问题及领域发展方向，引领同学们完成定值科研项目，发挥同学的科研精神和探索能力，爱上科研不是梦；
Step3：远程项目指导：项目结束后2 周—1 个月，延展性问题随时请教导师，完成项目总结，撰写详细的总结报告，梳理项目内容，思考后续发展方向。
