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。     

机车车辆动力学建模的图形化方法

为提高机车车辆动力学建模及仿真的效率和精确性，避免传统的耗费在“编程”上的繁复工作，也为减少不必要的差错，研究了用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件以图形化方法建立机车车辆动力学计算模型的方法，并开发了机车车辆动力学模型的基本组件库。     

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。     

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.     

键图模拟在轮轨动力学研究中的应用

本文应用键图法模拟机车车辆的动态特性。文中建立了轮轨蠕滑力、自由轮对和两轴车的健图模型,并给出了部分数值计算的结果。从初次将键图法引入车辆动力学的经验来看,健图模拟具有简明、快速和便于研究参数等优点。值得加以推广应用。      

基于CATIA和ADAMS的齿轮啮合动力学仿真

运用CATIA V5知识工程模块,结合齿轮齿廓渐开线方程,针对直齿圆柱齿轮的齿形实体特点,建立某减速器齿轮基于特征的参数化模型。运用UG软件将模型数据转换为parasolid格式并导入ADAMS中,建立齿轮传动系统的动力学模型。仿真计算结果与理论计算值基本吻合,验证了齿轮参数化建模、虚拟装配及动力学模型的合理性。     

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     

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。     

基于神经网络的数据挖掘模型在吸能装置上的应用

针对传统有限元分析方法对机车车辆结构耐撞性计算效率低的问题，在已有仿真分析数据基础上，引入机器学习方法，对车辆关键结构的耐撞性以及碰撞安全性进行分析预测. 首先，建立基于神经网络的数据挖掘模型，在此基础上构建车辆关键结构的碰撞响应预测方法；其次，通过试验验证了防爬吸能装置有限元模型的正确性，以此模型为基础获得不同壁厚防爬吸能装置的碰撞响应仿真数据；然后，以吸能装置壁厚作为模型输入，不同壁厚所对应的位移、速度、界面力和内能等碰撞响应作为模型输出，将有限元仿真数据用于模型训练，优化后的数据挖掘模型的拟合优度在0.922以上；最后，为验证模型预测的准确性，将碰撞数学模型的预测结果与有限元仿真结果进行对比，速度、位移、界面力和内能的平均相对误差分别为7.10%、4.51%、6.20%和2.50%. 研究结果表明:基于神经网络构建的数据挖掘模型在保证精度的情况下，能很好地反映防爬吸能装置的碰撞特性，大幅降低了计算时间，提高了计算效率.      

Train Grade Resistance Calculation Modification Model Based on Measured Data

To make train movement simulation have good correlation with practical railway transportation, the comparison between calculation results based on train traction calculation method and measured data from the train running monitor and record device is investigated in this study. According to the differences between the numerical model and actual data, the key cause leading to the inaccuracy is identified, the impacts of track layout and train formation to the calculation errors of train grade resistance are revealed. A model is subsequently proposed, which can be used to correct the calculation errors based on measured data through theoretical deduction and experiments. Calculation results of the model and that of the earlier model are compared with the measured data respectively, and the results show that the former model matches the measured data better. The proposed model can describe train dynamics more accurately, and the average of the calculation errors decreases from 14% to 5%. Now, the new model has been successfully applied into energy-efficient freight train operation guidance system with diesel locomotive.     

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．     

基于动态建模仿真的纯电动汽车动力性分析

针对纯电动汽车的动力性分析问题,根据电机的测试数据,建立基于Simulink的动态仿真模型,并进行纯电动汽车动力性指标的仿真计算。结果表明:动态建模仿真方法比传统的动力性计算方法更方便更有效,能反映纯电动汽车在实际道路行驶时负载突变状态下整车的动力性能特点。     

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为了使列车运行仿真计算结果与实测的列车运行数据更接近,确保仿真系统能够切实有效地分析研究铁路运输生产实际,通过对比研究牵引计算方法计算结果与列车运行监控记录装置实测的数据之间的差异,识别出误差产生的主要原因,并分析了计算误差与坡道类型及列车编组之间的影响关系. 通过理论计算与实验测试,提出了基于测试结果对列车坡道阻力计算模型进行修正的方法与模型. 对修正计算模型和原始模型的计算结果与实测数据进行对比分析,结果表明,修正后的计算模型与实测数据更加吻合,平均计算误差从14％降低到5％. 目前,该模型已成功应用到内燃牵引货运列车节能优化操纵指导系统,取得了良好的实用效果.     

基于实测数据的列车坡道阻力修正模型研究

为了使列车运行仿真计算结果与实测的列车运行数据更接近,确保仿真系统能够切实有效地分析研究铁路运输生产实际,通过对比研究牵引计算方法计算结果与列车运行监控记录装置实测的数据之间的差异,识别出误差产生的主要原因,并分析了计算误差与坡道类型及列车编组之间的影响关系. 通过理论计算与实验测试,提出了基于测试结果对列车坡道阻力计算模型进行修正的方法与模型. 对修正计算模型和原始模型的计算结果与实测数据进行对比分析,结果表明,修正后的计算模型与实测数据更加吻合,平均计算误差从14％降低到5％. 目前,该模型已成功应用到内燃牵引货运列车节能优化操纵指导系统,取得了良好的实用效果.     

基于时变边界屋面积雪分布数值模拟

为了预测风作用下屋面积雪的分布,采用Euler-Euler两相流混合模型,结合最新改进的k-ω模型等数值方法开发分析程序,对风致屋面积雪分布进行了数值模拟.模拟中为考虑积雪对屋面绕流的影响,计算区域边界根据雪深变化采用时变边界.对一典型阶梯形屋面积雪分布进行数值模拟,获得了几种不同状态下屋面积雪分布的时间历程.模拟结果表明:随着时间的发展,屋面积雪分布对屋面绕流产生较大影响,屋面积雪沉积率随之发生变化;模拟时长22 h的计算结果与实测结果基本一致,不考虑积雪对屋面绕流的影响将产生较大误差;不同风速比下模拟的屋面雪深分布形态基本一致,但入流风速比越小,雪深分布系数相对越大,达到近似分布的模拟时间就越短.      

重载调车机车转向架动力学分析及改进措施的研究

常规的干线机车转向架不适应小学生曲线上的调车作业,随着机车轴重的增加,这一问题将更加突出,文中介绍了山区型内燃机车及重型工矿车及重型工矿机车的转向加的技术特点主试验结果,对重载调车机车转向架进行了动力学分析计算,并对其改进措施进行了研究,理论及试验结果均表明,通过采用滚子摩擦旁承改进措施,可改善机车曲线通过性能,因此,在发展重载高车机车时,应充分借鉴ＤＦ７Ｄ及ＧＫＤ４型机车转向架的经验,通过理论分     

基于因子模型的跨坐式单轨车辆抗倾覆性能

针对跨坐式单轨车辆抗倾覆性能影响因素繁多且复杂的特点, 利用降维思想提出一种综合评价车辆抗倾覆性能的方法, 并分析其影响参数敏感性; 基于浮心高度、柔性系数和临界侧滚角的定义, 推导了针对跨坐式单轨车辆的3个指标计算方法, 讨论了3个指标的区别, 综合提出13个可量化的抗倾覆影响因子; 基于测试和仿真数据建立了跨坐式单轨车辆的抗倾覆影响因子模型, 计算得到5个主因子和各参数的影响权重; 提出以抗倾系数来综合评价跨坐式单轨车辆的抗倾覆性能, 并得到其便捷计算方法; 利用多体动力学软件Universal Mechanism建立车辆-轨道参数化动力学模型, 验证了所得到的参数权重与评价指标的准确性。分析结果表明: 跨坐式单轨车辆的浮心高度、柔性系数和临界侧滚角均能不同程度地反映车辆抗倾覆性, 但不能体现参数敏感性; 跨坐式单轨车辆的抗倾覆性能受稳定轮与轨道梁表面接触状态的影响明显, 当稳定轮一侧脱离轨面时, 车辆的抗倾覆性能下降约50%;影响车辆抗倾覆性能的5个主因子分别是稳定轮、二系悬挂、横向跨距、一系悬挂和车体; 适当降低稳定轮垂向位置和车体质心位置, 增大水平轮预压力和走行轮横向跨距可有效提高跨坐式单轨车辆的抗倾覆性能。      

基于风致响应的高层建筑等效静力荷载研究

为研究风荷载作用下高层建筑动力响应对其顺风向等效静力风荷载的影响,基于结构风致响应动力学理论、脉动风速功率谱密度函数与相干函数的维纳辛钦关系及脉动风速准定常关系,采用随机振动振型分解方法对高层建筑的风致响应进行了研究. 首先,对高层建筑的平均风响应、背景风响应和共振风响应进行了理论分析,并推导出了沿结构高度分布的高层建筑顺风向等效静力风荷载理论计算公式;其次,通过对理论公式中各参数对计算结果的影响进行分析,提出了便于实际应用的高层建筑顺风向等效静力风荷载简化计算方法;最后,设计了4个典型高层建筑算例模型,并与阵风荷载因子法（gust load factor method,GLF）和惯性风荷载法（inertial wind load method,IWL ）进行对比,研究了本文方法的可靠性和有效性. 研究结果表明:当结构高度小于250 m时,3种方法所计算出的分布风力、剪力响应和弯矩响应偏差要大一些,GLF法计算结果最大,IWL法的计算结果最小,本文方法介于二者之间;当结构高度大于350 m时,分布风力的偏差在15%以内,对于剪力响应和弯矩响应的偏差在10%以内;本文方法与IWL法在剪力响应方面的差异率在–1%～18%之间,与GLF法的差异率在–12%～5%之间;本文方法与IWL法在弯矩响应方面的差异率在–6%～10%之间,与GLF法的差异率在–16%～5%之间.