基于运用状态下的空气弹簧可靠性评价方法

针对城市轨道交通车辆空气弹簧在使用过程中其理论寿命与实际检修周期存在差异,提出了一种以车辆实际运用状态为背景,基于多体动力学、非线性有限元分析和虚拟疲劳寿命联合仿真的空气弹簧可靠性评价方法。以某型城市轨道交通车辆为例,通过该方法计算得出的空气弹簧的失效结果与现场实测的真实损伤情况相吻合,证实了该方法的科学性。使用该方法对该型空气弹簧在8年理论寿命至10年大修期间的可靠性进行了研究。结果表明,在此期间空气弹簧胶囊的失效率增加0.73%,锥形应急簧的失效率增加1.28%。由此,可以推断该时间段内空气弹簧满足可靠性的使用要求。     

基于子结构瞬态结构应力的轨道车辆焊接结构疲劳寿命评估方法研究

瞬态疲劳分析比频域疲劳分析更能反映结构动态特性。该方法因轨道车辆有限元模型太大,仿真时间成本过高而难以被大量、广泛应用。提出基于子结构瞬态结构应力的轨道车辆焊接结构疲劳寿命评估方法。基于Guyan缩减理论,提出子结构模态匹配方法确定动态子结构模型,再对动态子结构模型进行刚柔耦合仿真获得载荷历程。对该模型生成的焊缝子结构模型进行瞬态分析,获得等效结构应力响应时程进行焊缝疲劳寿命评估。以某高速列车焊接车体验证,研究结果表明：所提出方法能考虑轨道车辆刚柔耦合模拟和结构的动态振动特性,与传统方法相比,模态分析时间减少到47%,焊缝疲劳寿命评估结果误差不超过2%,但瞬态仿真时间减少95%。该方法还可以运用于其他焊接结构的瞬态仿真疲劳寿命评估。     

一种多轴载荷下橡胶弹性元件疲劳寿命预测方法的研究

结合一款牵引拉杆节点的疲劳破坏问题,提出了一种基于Abaqus+Endurica平台下的橡胶多轴疲劳寿命预测方法,通过该疲劳仿真模拟技术,实现了对橡胶弹性元件疲劳寿命预测的目的。这一预测方法为类似弹性元件的疲劳评估提供了一种新的思路。     

一种橡胶弹性元件疲劳寿命预测方法的研究

文章结合一款锥形橡胶弹性元件的疲劳破坏问题,提出了一种基于ABAQUS+FE-SAFE平台下的橡胶疲劳寿命预测方法,通过该疲劳仿真模拟技术,实现了对橡胶弹性元件产品疲劳寿命预测的目的.为类似弹性元件的疲劳评估提供了一种新的思路.     

轨道车辆空气弹簧的阻尼特性试验研究

针对空气弹簧阻尼特性的理论分析、试验方法,对某型轨道车辆空气弹簧产品进行了一系列阻尼试验研究,总结出空气弹簧垂向振幅、节流孔直径及载荷对于阻尼特性的影响规律,对转向架设计具有一定的指导意义。     

空气弹簧节流孔非线性力学模型研究

基于流体力学、空气动力学和工程热力学等理论,建立了空气弹簧节流孔非线性力学模型1和模型2,以高速动车组用空气弹簧为例进行了不同节流孔直径下的动态特性仿真计算。利用空气弹簧垂向振动试验台进行了不同工况下的空气弹簧力学特性试验,对比仿真结果与试验结果,发现模型1更能反映实际空气弹簧的幅变特性和频变特性,该模型在不同节流孔直径下的空气弹簧特性与试验结果吻合得较好。     

空气弹簧气室压力对地铁车辆转向架焊接构架疲劳强度的影响

针对焊接构架侧梁内腔作为空气弹簧附加气室的地铁转向架,运用国际铁路联盟给出的Goodman-Smith疲劳极限法,以转向架焊接构架上盖板单边角焊缝、下盖板和内部加强筋板双边角焊缝为研究对象,在EN 13749标准的主要运营工况下,分析考虑空气弹簧气室压力交变作用对焊接构架侧梁角焊缝焊趾疲劳强度的影响。结果表明:考虑空气弹簧气室压力的交变作用时,上盖板单边角焊缝疲劳特性相比于不考虑空气弹簧气室压力的交变作用会明显恶化,而下盖板和内部加强筋板双边角焊缝疲劳特性变化不明显。因此,针对焊接构架侧梁角焊缝进行疲劳强度评估时,需要考虑空气弹簧气室压力的影响更为合理。     

空气弹簧技术在轨道车辆领域的运用、研究及展望

从空气弹簧应用特性的角度对其技术发展进行了梳理，分别总结了空气弹簧垂向性能、横向性能及扭转性能的技术特点，并对其在国内外动车组、磁浮列车与城轨车辆上的运用情况进行了介绍。针对空气弹簧相关理论研究，讨论了空气弹簧系统有限元模型、等效力学模型及气动力学模型。其中有限元模型适用于分析空气弹簧结构特性、材料特性与接触特性，等效力学模型适用于车辆动力学计算，气动力学模型适用于空气弹簧非线性动力学计算。基于当前空气弹簧理论研究与技术应用现状，探索了CFD与动网格技术在空气弹簧特性分析中的应用，使用有限体积法对空气弹簧内部三维湍流进行数值模拟。总结了不同控制方法在空气弹簧系统中的运用，探讨了智能监测技术在空气弹簧系统中运用的可能性，展望了空气弹簧系统在状态预测、故障预警、健康评估等技术领域的发展。     

高速列车弹性车体随机疲劳的频域仿真分析

基于虚拟激励法原理,建立了车体疲劳强度分析的频域仿真方法,将平稳随机振动分析转化为常规简谐振动分析,精确、高效地获得危险点的随机动应力功率谱响应,并进一步运用频域疲劳损伤模型进行车体局部结构疲劳寿命评估。     

基于多轴振动环境再现的地铁车辆排障器寿命评估研究

车辆服役过程中，由于轮轨间的高频激励，极易引发结构共振疲劳问题。文章针对某地铁车辆排障器的疲劳开裂问题，开展了排障器的振动疲劳试验，发现了线路上通过频率为93 Hz的钢轨波磨是引发结构共振疲劳的主要原因。针对试验研究方法存在的传感器布置数量有限、成本较大等问题，文章从仿真分析角度，提出了一种基于多轴振动环境再现的地铁车辆排障器寿命评估方法。首先，建立了基于虚拟激励法的排障器随机振动模型，该模型可以很好地再现排障器的实际振动环境；然后，通过遗传算法对模态阻尼比进行优化，使得仿真和实测响应结果具有较好的一致性，验证了建模方法的正确性；最后，利用多核并行计算的方法实现了排障器任意位置的全程损伤和疲劳寿命计算，显著提高了仿真计算的效率。结果表明：排障器焊缝拐角处为其结构的薄弱位置，其全程工况损伤值为6.25E-03，疲劳寿命为0.60万km，远低于设计使用寿命的360万km，通过上述方法评估出来的排障器最大损伤位置与结构实际破坏位置相同，进一步证明了此方法的正确性。     

不同激励频率下空气弹簧幅变特性研究

为验证所建立TPL-ASN空气弹簧模型的准确性,并研究激励幅值对空气弹簧动态特性的影响规律。采用基于TPL-ASN模型的自编空气弹簧动态特性仿真软件(ASDS),建立某高速动车组空气弹簧试验台模型,分析不同激励幅值下空气弹簧的动态特性,并将仿真计算的动刚度、阻尼比、阻尼和传递比与试验结果对比。结果表明,TPL-ASN空气弹簧模型能准确反映空气弹簧的非线性幅变特性;在中低频范围内,空气弹簧动刚度、阻尼比和阻尼的幅变特性较为明显,而在低频范围内激励幅值对空气弹簧动态特性基本没有影响;传递比的幅变特性在共振频率附近尤为明显,在中高频范围内较为复杂,在低频范围内影响较小。     

基于空气弹簧非线性模型的车辆振动特性研究

为研究不同模型和不同空气弹簧物理参数下车辆振动特性,基于热力模型和ADAMS空气弹簧非线性模型建立空气弹簧悬挂系统控制模型,并利用多体动力学仿真软件SIMPACK与MATLAB/SIMULINK联合仿真平台建立包括空气弹簧系统的整车多体动力学模型。研究结果表明:热力模型较ADAMS模型更能准确模拟空气弹簧非线性动态特性;车辆低速运行时节流孔直径越小越有利于改善车辆垂向运行平稳性;车辆高速运行时节流孔直径太大或者太小都不利于改善车辆垂向运行平稳性;附加空气室体积越大越有利于改善车辆垂向平稳性,但是增大到一定程度继续增大对车辆垂向平稳性改善不是很明显。     

基于虚拟样机技术的机车车辆钢弹簧疲劳寿命研究

机车车辆在轨道上运行时,线路的不平顺及车轮的变形会使悬挂装置受到各种有害冲击。断裂和应力松弛是机车车辆钢弹簧最常见的失效形式,有研究证明弹簧断裂绝大部分都是因疲劳引起的。发生松弛失效的弹簧没有及时更换,会给列车的安全运行埋下隐患,引发严重的行车事故。运用多体动力学软件SIMPACK建立整车模型．提取弹簧随机载荷谱,通过疲劳分析软件FE—Safe对某电力机车二系悬挂钢弹簧进行随机疲劳寿命分析,对轨道车辆钢弹簧寿命预测及确定更换周期具有一定的工程实用价值。     

用虚拟疲劳样机技术分析转8A型转向架侧架的疲劳寿命

虚拟疲劳样机技术在计算机虚拟现实环境下，以计算机辅助设计（CAD），有限元法（FEM）和多体系统力学分析（MBSDS）为基础，通过数值仿真计算，得到实际构件上的应力分布，再根据这些应力以及作用在构件上的通过数值仿真得到的随机载荷和相应的材料特性曲线，应用疲劳分析软件（MSC／FATIGUE），预测实际构件的疲劳寿命，采用虚拟疲劳样机技术，预测了转8A型转向架侧架的疲劳寿命，从计算所得的相应的疲劳寿命分布图中，可直观的判断出转8A型转向架侧架的疲劳寿命薄弱位置，即侧架最可能发生疲劳失效的位置为轴箱转角处，该计算结果与试验结果有良好的一致性，为今后进行转8A型转向架的可靠性设计提供了必要的计算依据。     

铁道车辆虚拟疲劳试验技术研究

论述了虚拟动应力换算、疲劳评估标准及多载荷通道疲劳寿命计算等关键技术,并以焊接摇枕及构架的实际应用验证了该技术的可行性.     

空气弹簧气室载荷对焊接构架疲劳强度影响

为保证轨道车辆结构安全性,针对二系悬挂采用空气弹簧的转向架焊接构架,基于JIS标准的疲劳评价方法和Goodman图法,根据EN 13749主要运营工况进行加载,从工程应用角度出发,以构架焊接成型后是否可从外部进行实时监测和检测为评判标准,将侧梁上盖板单边角焊缝分为梁内焊根和梁外焊趾,将侧梁双边角焊缝分为梁内角焊缝和梁外角焊缝分别进行疲劳校核,完成了焊接构架侧梁角焊缝全面的疲劳评估。以是否添加空气弹簧气室压力作为研究变量,依照运动中机械载荷带来的空气弹簧气室压力变化进行气室载荷加载,研究空气弹簧气室压力对构架疲劳强度的影响。结果表明:在4种焊缝特征类型中,上盖板单边角焊缝焊根和背面焊接位置角焊缝基于JIS标准疲劳设计未满足疲劳强度要求;侧梁上盖板单边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响,焊根部位疲劳安全系数降低7.1%,焊趾部位疲劳安全系数降低29.8%;而侧梁内侧、外侧双边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响较小,疲劳安全因子降低仅2%左右。     

基于AMESim的铁道车辆空气弹簧系统建模与仿真

空气弹簧对车辆运行的平稳性、稳定性、安全性具有较大影响,为提高车辆动力学分析的准确性,减小误差,改进空气弹簧的建模方法具有很大的必要性。文章提出一种利用AMESim软件的空气弹簧模型建模方法,该种方法方便、准确,模块化程度高,可使分析结果更加接近实际值,对提高车辆动力学分析的准确性具有一定实际意义;并详细介绍了利用AMESim中的组件模拟空气弹簧本体、差压阀和高度控制阀特性的方法。     

基于AMESim平台的轨道车辆空气弹簧系统气动力学仿真模型研究

基于热力学、流体力学和空气动力学理论,建立包括橡胶气囊、附加空气室、节流孔、差压阀和高度调整阀的空气弹簧系统气动力学微分方程组.在此基础上,基于AMESim平台建立轨道车辆的空气弹簧系统气动力学仿真模型,并以某动车组为例进行空气弹簧系统的静、动刚度仿真计算.将仿真计算结果与实测结果对比,验证了该模型能够很好反映实际空气弹簧的静态和动态特性.仿真计算结果表明:该模型解决了常规车辆动力学模型不能模拟空气弹簧刚度变化和高度调整阀在有些工况下会打开的问题,从而提高了车辆动力学仿真的计算精度.     

双层客车用空气弹簧参数计算与特性试验

本文介绍了双层客车用空弹簧装置的主要结构特征和主要技术特性参数。对空气弹簧垂直刚度、横向刚度进行了参数计算。给出了空气弹簧疲劳、破裂极限压力、气密性能、垂直刚度、横赂刚度特性试验结果及空气弹簧装置垂直刚度测试结果。总结了双层客车用空气弹簧研制的经验和体会，并提出了改进意见，为坦进一步研制高速客车用空气弹簧悬挂装置提供了理论和试验参考依据。     

铁道车辆空气弹簧动力学键合图建模及仿真

研究空气弹簧键合图建模方法,建立空气弹簧的功率键合图模型,使用20-sim软件进行动态仿真,得到系统压力和位移的动态响应曲线,研究不同负载和节流孔直径对空气弹簧性能的影响规律;通过建立系统的Simulink模型,进行对比仿真分析,验证空气弹簧键合图模型的正确性与仿真结果的可靠性.研究工作为空气弹簧的动力学建模及仿真提供...