机车车辆动力学计算模型的可视化研究

机车车辆的动力学动态仿真系统一般包括模型建立、模型计算、模型显示３部分。文中提出了基于三视图ＣＡＤ设计思想,可视地将机车动力学仿真模型初始数据链附着在图形界面上,从而建立起机车车辆动力学仿真的几何模型。这便于模型建立和修改,也便于将模型向仿真计算传递。同时,在模型计算结果的基础上,提出了基于三维动画的模型动态显示方法,能逼真地模拟模型计算的结果,有效地检验了机车车辆动力学模型的相关性能,这两项研究     

机车车辆轨道耦合几何结构基于面向对象的建模分析研究

将可视化、三维建模等技术引入机车车辆轨道耦合动力学仿真中 ,从系统工程的观点 ,在机车车辆—轨道耦合动力学计算核心模块的基础上 ,提出了基于面向对象的机车车辆—轨道耦合动力学的计算机仿真方法及相应的模型解释和标识机制 ,成功地形成了一个以三维可视输入输出 ,并与核心模块有机结合的机车车辆轨道动力学分析综合仿真平台。     

机车车辆轨道道耦合几何结构基于面向对象的建模分析研究

将可视化、三维建模等技术引入机车车辆轨道耦合动力学仿真中,从系统工程的观点,在机车车辆－轨道耦合动力学计算核模块的基础上,提出了基于面向对象的机车车辆－轨道耦合动力学的计算机仿真方法及相应的模型解释和标识机制,成功地形成了一个以三维可视输入输出,并与核心模块有机结合的机车车辆轨道动力学分析综合仿真平台。     

机车车辆滚动振动试验台和试验方法

本文阐述了机车车辆室内试验台试验的优点，系统介绍了我国自行研制的机车车辆整车滚动振动试验台，从运动自由度、机械结构到系统的组成，并给出试验台的主要功能参数、试验能力，最后介绍了机车车辆动力学试验台试验方法和试验过程。     

车辆振动系统结构疲劳寿命预测方法及应用

将机车车辆系统动力学理论与疲劳强度理论相结合，给出了机车车辆振动系统在线路随机激励下，进行结构可靠性疲劳寿命研究的一种通用方法，为新型车辆和高速列车结构疲劳寿命预测和可靠性疲劳设计提高了一种新的方法和途径，文中运用该方法对现有转８Ａ货车转向架摇枕进行了实际计算。     

CAD数字样机动力学参数提取及敏感性分析

现有的三维CAD模型主要描述的是产品的装配结构和几何特征,不具有可分析的特征和特性.以客观地定量化描述产品动力学参数对性能的影响为目标,提出了建立面向CAD的多体动力学分析信息统一描述模型和动力学参数对性能影响的定量描述方法.通过建立多体动力学分析信息统一描述模型,提出一种通用的动力学参数提取方法;基于仿真试验的性能分析取样策略获取动力学计算仿真模型的输入输出样本集,应用粗糙集理论对动力学性能参数进行敏感性分析,最终获得影响产品性能的关键参数集,最终完善CAD数字样品.最后,以机车车辆CATIA三维数字化CAD数字样机的动力学参数提取及敏感性分析为例,证明本文方法的可行性、有效性.     

机车车辆运行平稳性指数的估测方法

运行平稳性是机车车辆的重要指标。一般而言,机车车辆运行平稳性随着速度提高而下降。为了便于设计我国高速铁路机车车辆,本文提出一种估测机车车辆运行平稳性的方法,作为机车车辆在设计过程中优化结构和方案比较的手段。本文以东风9内燃机车为例,分析了各种速度下的平稳性指数,并比较了线性模型和非线性模型的分析结果。     

机车车辆二系横向止挡动力学模型

为了分析止挡结构对机车车辆动力学性能的影响,建立了机车车辆二系横向止挡结构动力学模型,研究了机车通过曲线轨道时,止挡结构动态相互作用特征与止挡位移的时频特性。分析结果表明:二系横向止挡动力学模型具有较强的非线性,止挡结构可以有效抑制车体横向位移,使其减小了30 mm;止挡结构对车体的横向振动影响较大,在曲线上轮轨横向作用力有波动,二系横向相对位移的主频在1~4 Hz范围内,与车体横向振动加速度的主频范围一致。     

机车车辆／轨道系统垂向耦合动力学分析

考虑到多刚体系统动力学研究方法在建模及计算方面的局限性，将有限元法引入到机车车辆／轨道大系统的垂向耦合振动研究中来．为了真实模拟在轨道上不同位置的轮轨接触关系，用有限元参数二次规划法求出了轮轨等效接触刚度曲线，建立了统一的机车车辆／轨道耦合系统．通过建立系统的有限元分析模型，利用精细时程积分算法求解系统振动方程，分析研究了机车车辆在无限长轨道上运行时，在轨道不平顺激扰下，轮／轨间相互作用力、机车车辆／轨道系统中各部件的振动加速度及位移变化规律．研究结果表明，该方法不但可行，而且具有其它传统方法无可比拟的优越性．     

在滚动振动试验台上再现轨道实况的一种方法

本文论述了在机车车辆滚动振动试验台上，进行机车车辆整车动态模拟试验的原理及方法，在该试验台上能够再现轨道的横向和垂向随机不平顺，在实验室内真实地模拟了机车车辆线路运行的状态，为进行机车车辆试验研究提供了有效的手段。     

约束广义预测在机车车辆半主动悬挂控制中的应用研究

半主动悬挂控制是机车车辆提速并改善其横向平稳性的有效方法，但其控制对象复杂且难以建立模型。广义预测控制具有模型精度要求低、鲁棒性好等特点。设计基于约束广义预测的带模型误差修正的控制器，有效解决了控制器复杂性与模型精度矛盾，并能适用于控制器及输出量有约束的情况。仿真表明该控制器能有效提高机车车辆的运行平稳性。     

机车—桁架桥梁耦合振动研究

建立了轮对和钢轨之间弹性联接３３个自由度的机车车辆动力学模型，采用有限元法分析计算了列车荷载作用下某铁路双线钢桁桥的动力响应。采用空间梁单元建立了桁架桥的振动方程。根据随机振动理论计算了当列车过桥时，车－桥耦合振动系统的空间动力响应，并与实测结果进行了比较，比较表明，采用弹性联接横型比密贴模型的计算结果更接近于实测值。     

机车车辆车体结构动应力计算方法

为了提高机车车辆的疲劳寿命,优化其结构设计,提出了基于多系统仿真模型和有限元方法的动应力混合计算方法,计算了机车车辆车体结构的动应力。建立以车体为核心的机车多体系统仿真模型,并进行动力学分析,获得关键位置的载荷时间历程。通过有限元准静态应力法,计算了车体结构的准静态应力影响因子。通过载荷时间历程和对应单位载荷作用下的应力影响因子的相互相乘叠加求和计算,获得车体结构在随机动载作用下的应力历程,对实际线路车体结构动应力测试结果和刚性车体与柔性车体的仿真结果进行了对比。对比结果表明:其误差分别是2.462%和7.258%,说明此计算方法计算精度高。     

高速机车车辆横向振动最大偏移量计算

应用随机振动理论，通过对轮对输入轨道谱和解动力学方程得到准高速车辆最大横向振动偏移量，与线路动力学试验结果基本一致。用同样的方法再计算２００－３５０ｋｍ／ｈ运行时的车体横向振动偏移量，即可作为制定高速机车车辆限界和建筑限界的基本依据之一。     

科技成果“铁道机车车辆动力学研究应用体系”通过铁道部技术鉴定

由我校完成的科技成果“铁道机车车辆动力学研究应用体系”已于2005年5月23日通过由铁道部科技司组织的技术鉴定，参加鉴定的专家有刘友梅、臧其吉、李金森、缪龙秀、杨国桢、葛来薰、赵熙雍、侯卫星、田红旗、程海涛，鉴定委员会主任为刘友梅，副主任为藏其吉。鉴定意见对成果的总体评价为：本成果总体上达到国际先进水平，在机车车辆整车非线性运动稳定性方面的研究成果处于国际领先水平。     

机车车辆滚动振动试验台系统轮—轮接触关系的研究

机车车辆滚动振动试验台是以有限半径的滚径代替轨道。滚轮的引入将导致滚轮与轮对之间的接触关系有别于轨道与轮对之间的接触关系，这将影响到滚动振动试验台进行机车车辆动力学性能试验的结果，本文就滚动振动试验台轮－轮接触几何系及其接触界面参数进行了推导计算，结合实例与线路运行的轮－轨接触状态了进行了分析比较，并给出误差影响情况。     

轮轨两点接触的简易计算方法

本文给出轮轨两点接触判断和计算的简化方法,编制了电子计算机程序。实例计算表明,该法简便直观、计算速度快,精度可满足机车车辆动力学研究的需要。     

机车车辆/轨道系统垂向耦合动力学分析

考虑到多刚体系统动力学研究方法在建模及计算方面的局限性,将有限元法引入到机车车辆/轨道大系统的垂向耦合振动研究中来.为了真实模拟在轨道上不同位置的轮轨接触关系,用有限元参数二次规划法求出了轮轨等效接触刚度曲线,建立了统一的机车车辆/轨道耦合系统.通过建立系统的有限元分析模型,利用精细时程积分算法求解系统振动方程,分析研究了机车车辆在无限长轨道上运行时,在轨道不平顺激扰下,轮/轨间相互作用力、机车车辆/轨道系统中各部件的振动加速度及位移变化规律.研究结果表明,该方法不但可行,而且具有其它传统方法无可比拟的优越性.     

车辆动力学仿真中评判脱轨的直接方法

根据轮轨空间动态耦合关系 ,提出了一种根据轮轨接触点位置进行脱轨评定的直接方法 ,可用于对机车车辆动力学安全性分析评价。阐述了通过轮轨接触点进行脱轨评判的原理和采用此方法的优点。作为例子 ,运用货车 -轨道空间耦合模型 ,对 C62 A货车曲线通过进行了脱轨仿真计算。仿真结果表明 ,在仿真计算时采用此方法非常行之有效 ,评判直观、可靠     

一系垂向悬挂对重载货车轮轨动力作用的影响

为了实现机车车辆低动力作用,基于车辆/轨道耦合动力学原理,应用车辆与线路最佳匹配设计方法和车辆/轨道空间耦合动力学模型,仿真分析了重载货车一系垂向悬挂对轮轨动力作用的影响,优化了一系悬挂参数,降低了重载货车轮轨动力的相互作用.研究结果表明:一系垂向刚度对车辆轮轨动力作用影响甚微,一系垂向阻尼在高量值范围增加阻尼值,减轻轨道结构的振动,加剧车辆本身振动;重载货车一系垂向阻尼取50～500 kN.s/m为宜.