构架作弹性体处理时的客车系统动力学仿真

在SIMPACK多体动力学软件中建立了完整的车辆系统动力学模型,其中构架利用ANSYS有限元分析软件中得到的结构与模态将其弹性化处理,其余主要部件如车体、轮对及轴箱等仍作为刚体处理。通过模拟计算,不仅获得了车体、轮对等刚性处理部件的振动响应,而且得到了弹性构架的结构振动特性以及构架弹性处理对系统各种安全性指标影响特性。研究结果表明,相对于刚性处理,弹性处理对系统垂向振动指标如构架垂向加速度功率谱密度分布、轮轨力以及脱轨系数等有较大影响,而对系统横向振动指标如构架和轮对横向加速度等影响不明显。这种研究方式使得系统动力学研究中刚体与弹性体有机地结合起来。     

直线电机悬挂结构的振动特性分析

为分析直线电机传动系统对车辆动力学性能的影响,使用动力学软件SIMPACK建立某市地铁车辆模型,对直线电机系统的固有频率及频率响应进行分析,通过车辆的振动模态分析.在轨道不平顺激励下,研究等效(传统)转向架和直线电机转向架,对比两种不同的悬挂方式下构架的振动特性,评价直线电机悬挂结构对车辆动力学性能的影响.     

构架弹性振动对疲劳寿命影响研究

近年来国内地铁车辆转向架构架多次发生弹性振动问题,弹性振动对构架疲劳寿命的影响已引起高度关注。现对国内某型地铁车辆转向架构架动应力进行测试并对数据进行时域和频域分析,得到了构架上发生弹性振动测点的动应力特点;在建立构架有限元模型的基础上,计算了构架自由振动频率,结果表明构架实际线路运用中弹性振动频率与其某阶固有频率一致;对测试数据采用去除振动主频率的方法,得到去除弹性振动后测点的动应力时间历程及分布特性,结合雨流计数法、S-N曲线并应用Miner线性疲劳累计损伤理论,得到发生弹性振动和去除弹性振动情况下构架上不同部位测点的等效应力幅值及疲劳寿命,进而获得构架弹性振动对疲劳寿命影响特性。研究结果表明,发生弹性振动后,构架局部位置疲劳寿命将大幅下降,可降至原设计寿命的1/3。     

柔性构架的动应力仿真

采用有限元软件ANSYS建立了CW200型转向架构架的柔性体模型，在此基础上，利用动力学软件SIMPACK建立，完整的CW-200型客车系统动力学模型，通过时域积分，计算出系统结构的振动响应和各项动力学指标，把构架动态载荷重新引入ANSYS中后得到构架各部位的应力分布云图以及关键部位的动态应力-时间历程。本文的研究方法不仅实现了有限元计算与多体动力学分析之间的有效结合，而且完成了多体系统动力学研究中刚体与柔性体之间的耦合，是构架设计新方法的尝试。     

孟买地铁转向架与车体垂向耦合振动分析

针对孟买地铁车辆,运用刚柔耦合的车辆振动模型,研究弹性车体与构架耦合振动,分析车体弹性对平稳性的影响。分析表明,车体刚度越大,车体弹性对平稳性的影响越小;随着转向架一系垂向刚度的增加,构架的浮沉频率会逐步增加;通过参数优化,当构架浮沉频率与车体垂向一阶弯曲频率相近时,不会发生车体垂向弯曲共振现象。     

考虑轮对弹性时车辆运动稳定性分析

为了研究轮对弹性对车辆运动稳定性的影响,运用SIMPACK多体建模技术,建立了完整的车辆系统动力学模型.模型中,轮对视为弹性体,其余主要部件如车体、构架、轴箱等仍按刚性体处理.对比分析了弹性体轮对模型和刚性体轮对模型车辆的横向运动稳定性.结果表明,考虑轮对弹性时车辆临界速度较刚性轮对的值有所降低,但降幅不大.     

基于弹性构架的地铁车辆动力学分析

为避免车辆弹性动力学分析中自由度数多、求解方程慢的问题,运用Guyan矩阵缩减理论选出模型中能描述动力学行为的部分。运用Ritz模态向量叠加理论考虑构架的弹性变形对地铁车辆动力学行为的影响。用车辆系统的位形坐标与构架的模态坐标建立刚—柔混合多体系统动力学模型,使自由度得到缩减。从而较快得到地铁车辆具有构架弹性振动的动力学响应,其结果与刚体动力学模型相比有明显差别。     

钢轨波磨对高速车辆动力学性能的影响

运用ANSYS有限元软件及SIMPACK动力学软件联合建立高速动车组刚柔耦合动力学模型,选取客运专线高速区段典型的钢轨波磨(波长120～150 mm,波深0. 02～0. 06 mm),在充分考虑柔性轮对共振模态的基础上,研究钢轨波磨对车辆动力学性能的影响。研究结果表明:轮轨垂向力、轴箱振动加速度级与构架振动加速度级均随着波深的增大而增大,随着速度的增大基本呈增大趋势,与波长呈反比关系。但个别速度及波长下由于通过频率与固有频率存在共振,会影响上述变化规律;通过频率为550～600 Hz时,一系弹簧与减振器对轴箱振动的隔振效果较差。     

考虑车体弹性效应的铁道客车系统振动分析

建立了铁道客车垂向振动系统数学模型。将车体看成两端自由的均质等截面欧拉梁,并考虑二系悬挂采用半主动减振器,导出客车系统的运动微分方程组,给出客车系统各模态共振速度的定义和计算公式。共振速度是车辆系统的固有属性,车体弹性振动各模态共振速度由车体的自振频率和车辆定距决定。计算车体一阶和二阶弯曲振动共振速度及对应的轨道波长,进行了客车系统在轨道简谐输入情况下的幅频特性分析和随机输入情况下的随机响应分析。通过计算可知,为了减小车体垂向共振峰值,车体一阶弯曲自振频率应尽量离开构架的浮沉自振频率;由于车体弹性振动的影响,车体端部的振动加速度和位移要大于中部,弹性车体模型的平稳性指标大于刚性车体;采用半主动减振器能够显著降低车体的加速度、位移和平稳性指标,但会使构架的加速度和位移有所增大。     

车辆-轨道-桥梁竖直耦合振动程序设计及仿真

为研究轨道交通车辆经过高架桥时的动态特性,以弹性支承块式无砟轨道为例,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了车辆-轨道-桥梁耦合系统的竖向振动矩阵方程,利用MATLAB软件编写了计算程序。数值算例验证了计算程序的可靠性。通过改变系统参数,探索了轨道不平顺、车辆速度和轨道结构竖向刚度对系统竖向振动响应的影响。结果表明:轨道振动频率分布在0~500 Hz范围内,以20 Hz以内的低频振动为主;桥梁振动频率分布在0~200Hz范围内,以一阶竖向弯曲振动为主;轨道不平顺所产生的轮轨高频冲击力可达轴重的3倍,是车辆-轨道-桥梁耦合系统重要激励源之一;轮轨力和轨道加速度响应对车速的变化敏感,车辆-轨道-桥梁耦合系统位移响应对车速的变化不敏感;扣件和支承块胶垫竖向刚度应根据设计要求在40~80 k N/mm之间进行合理匹配取值。     

高速铁路大跨度钢管混凝土拱桥车桥耦合振动仿真分析

以鸭池河桥为工程背景,建立车-桥系统耦合振动分析的数值仿真模型。利用大型通用有限元软件ANSYS建立桥梁的动力分析模型,并计算其空自振特性。通过多体动力学软件SIMPACK对于CRH3动车组模型进行高精度仿真,结合SIMPACK软件和ANSYS软件,建立车桥耦合振动仿真系统,输入轨道不平顺和轮轨关系进行车桥耦合振动计算。车桥耦合振动分析结果表明:桥梁具有足够的刚度,振动状态良好;车辆运行安全性可以得到保障,舒适性指标为"优良"。该桥的车桥耦合振动计算结果为今后类似桥梁设计提供了借鉴,同时也验证了联合仿真的可行性和便利性。     

基于SIMPACK和EWT的钢轨核伤仿真分析

针对钢轨核伤仿真缺乏、核伤检测难的问题,采用SIMPACK构建车辆-轨道多体动力学模型,采用ANSYS软件和FEMBS接口进行弹性钢轨核伤建模与集成,从而实现不同核伤情况下车辆轴箱振动响应的计算机仿真。引入经验小波变换（EWT）对轴箱振动信号进行信号分析,采用边际谱进行核伤特征频率辨识,进行不同速度及核伤情况下的仿真。仿真结果表明,所构建的车辆-轨道多体动力学模型能够实现钢轨核伤的计算机仿真。对轴箱振动信号进行经验小波变换,得到的“W”型振动模态幅度和边际谱分析能够表征钢轨核伤尺寸及特征频率,从而验证了EWT方法的可行性。     

单磁铁系统的稳定性与仿真分析

采用带状态观测器的气隙-速度-加速度反馈控制系统,在多体系统仿真软件SIMPACK平台上,考虑悬浮系统、电磁系统及控制系统的耦合作用,建立单磁铁-轨道梁-控制器的综合模型,模拟磁浮列车在弹性轨道梁上静止悬浮的过程,分析轨道梁的特征对车轨耦合振动的影响,研究共振的产生及解决方法,为磁悬浮列车的整车静止悬浮稳定性分析提供依据。     

车辆条件对高速列车横向振动偏移量的影响

为研究不同车辆条件对列车横向振动偏移量的影响,从而为高速铁路限界的拟定提供理论依据。基于SIMPACK有限元软件,建立车辆-线路耦合模型,研究车辆载荷、新旧车轮、车辆类型对高速列车横向振动偏移量的影响。仿真结果表明:磨耗到限的旧轮较新轮对横向振动偏移量的影响较大,最大从73.8mm增大到156mm;动车满载有利于减小车体的横向振动偏移量;由于车辆悬挂系数等参数不同,动车车型对车体的横向振动也有影响;线路条件对车体的横向振动偏移量影响较大,建议制定车辆限界时除车辆本身的状态外,还应考虑线路条件的影响。     

弹性架悬式驱动装置对高速动车组动力学性能的影响

利用SIMPACK多体动力学分析软件建立动车单元车模型,计算分析了动车模型的临界速度、直线轨道上的动力学性能以及曲线通过能力,同时分析比较了采用弹性架悬结构的驱动装置悬挂固定方式动车与刚性架悬动车两种模型在直线和曲线上对高速动车组的动力学性能的影响。     

五模块中低速磁浮车辆动力学研究

文章在对我国自主设计的五模块中低速磁悬浮车辆进行结构分析和运动分析的基础上,利用SIMPACK软件对磁悬浮车辆进行了动力学性能仿真。仿真结果表明:滑台滑块之间的摩擦系数对横向运行平稳性影响较大;通过曲线时,悬浮侧架与轨道间的最小横向间隙随着速度增大而减小。平行四边形导向机构可使空气弹簧处的横向受力较均匀,改善了动态曲线通过性能。     

弹性系统动力学总势能不变值原理与列车桥梁时变系统振动分析

介绍弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的“对号入座”法则，剖析了列车桥梁振动分析中的主要问题，论证了以车辆构架蛇行波(实测的和随机模拟的)为列车桥梁时变系统横向振动激振源的正确性。     

基于iSIGHT的铁道车辆横向稳定性优化设计

提出了一种铁道车辆横向稳定性的优化集成设计方法,其基本原理是采用多体系统动力学分析软件SIMPACK建立铁道车辆动力学模型,采用优化软件iSIGHT,实现与SIMPACK的数据传递与过程集成,运用多岛遗传算法和序列二次规划算法相结合的优化策略,对铁道车辆悬挂参数进行优化设计,提高铁道车辆的临界失稳速度,改善其横向稳定性。实际分析计算表明,该设计方法可显著提高设计效率。