CAE建模与工程验证

提出了具有共性和普遍意义的复杂产品CAE性能仿真的能量等效替换、定性力学、主要矛盾和反馈建模原则,基于这些原则对中空挤压铝型材高速动车组、不锈钢点焊结构的城市轻轨动车组、中空挤压铝型材/蜂窝夹层板混合结构的常导磁浮动车组车体进行了CAE性能仿真.性能仿真结果与物理样机测试结果的基本一致,证明了本文建模原则的有效性.     

常温常导中低速磁悬浮列车车体数值仿真及验证

针对磁悬浮列车的中空挤压铝型材、蜂窝夹层板结构和承载特殊性,研究了常温常导中低速磁悬浮列车车体有限元建模对策,并从包括强度、刚度、侧风压力、振动模态及耐撞性等多学科领域进行数值仿真与评估.工程样车车体强度实测结果证明了上述工作是可靠和有效的.     

常温常导中低速磁悬浮列车车体数值仿真及验证

针对磁悬浮列车的中空挤压铝型材、蜂窝夹层板结构和承载特殊性,研究了常温常导中低速磁悬浮列车车体有限元建模对策,并从包括强度、刚度、侧风压力、振动模态及耐撞性等多学科领域进行数值仿真与评估.工程样车车体强度实测结果证明了上述工作是可靠和有效的.     

动车组车体铝型材隔声性能分析

建立了动车组车体大部件铝型材结构的分频段隔声仿真模型,高频段用统计能量模型,中低频段用有限元统计能量混合模型,仿真预测了铝型材的隔声损失,并对铝型材进行了隔声实验研究,用实验结果验证了仿真模型的正确性.基于仿真模型,分析了不同板厚、筋板形式对隔声量的影响,分析了铝型材总体厚度对隔声量的影响.结果表明,随着铝型材上下板厚度增加隔声性能提高,增加内部筋板厚度导致隔声性能略微降低,隔声性能随着铝型材总厚度增加而增加,三角形筋板的隔声性能好于梯形筋板和矩形筋板.     

虚拟样机与其核心技术——CAE的内涵与建模

首先给出了虚拟样机的定义和内涵,论证了虚拟样机技术可以缩短复杂产品的研发周期,最大可能地降低物理样机投资风险的可行性及紧迫性.以虚拟样机的核心技术—物理行为仿真为切入点,从理论上论证了虚拟样机性能仿真技术CAE与CAD内涵的差异,认为CAE性能仿真可以为产品创造更多技术附加值.最后,给出了从工程实践中提炼出来的四点建模原则以及一些典型应用案例.     

多柔体车辆耦合系统对动力学性能的影响

研究轨道车辆在运行状态下,刚柔耦合建模方式的车辆系统对动力学性能的影响程度.以某型高速动车组拖车为研究对象,基于SIMPACK多体动力学软件分别建立多刚体车辆模型和由柔性轮对、柔性构架以及柔性车体结构耦合的刚柔耦合车辆模型,通过对两者在不同运行速度和不同运行线路工况仿真计算的结果进行对比,从而评价采用刚柔耦合建模方式对动力学性能方面的影响.结果表明:对比多刚体车辆计算结果,刚柔耦合车辆整体上在稳定性、运行品质和曲线通过性能等指标结果表现较差,尤其在高速运行状态下,刚柔耦合车辆在垂向方向上影响更加剧烈.     

基于动车组性能的坡度适应性分析与仿真研究

最大坡度的自由选择与动车组所具备的优越性能密不可分。论文基于CRH型动车组的各项性能,采用仿真分析方法,对动车组的加速性能、动能闯坡、不同坡度起伏坡对速度影响、动车组运行速度与坡度适应性以及长大上坡道对动车组运行速度的影响进行模拟分析,实现了动车组对不同坡度的适应性分析与仿真研究。得到了CRH型动车组在给定功率下列车速度与坡度适应情况,解决了基于动车组性能的高速铁路线路最大坡度确定决策问题,为高速铁路线路最大坡度的选择和动车组车型的选择提供了参考和依据。     

CRH2G高速列车车体振动性能分析

对新型高寒抗风沙动车组CRH2G七车车体,利用ANSYS软件进行建模和仿真计算,获取车体前4阶整车模态参数,并与运行模态试验测试结果作对比,验证了有限元模型的正确性.根据模态仿真分析结果,得到车体振动频率和振型等固有参数,同时也验证了CRH2G型车体最重要的一阶垂向弯曲振型对应的固有频率大于10 Hz,符合设计标准要求,为车体振动性能改进及优化设计提供参考依据.     

动车组牵引传动三电平逆变器SVPWM控制

提出了适用于高速动车组牵引传动中三电平逆变器控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略.动车组起动和低速阶段要求转矩脉动小,采用恒定最大开关频率控制的三电平异步调制策略;高速时,要求逆变器在低开关频率下的良好谐波性能,在中高速和高速分别采用4脉冲和2脉冲同步调制策略.仿真结果与实测动车组牵引电机电压波形进行了对比,证实了SVPWM控制策略的有效性.     

动车组的多变量非线性预测控制研究

通过分析动车组的牵引-制动系统,建立动车组的各动力单元的线性模型,考虑到动车组运行过程中空气阻力、未知干扰等非线性因素,将实际输出与线性模型输出的误差描述为未建模动态,将动车组运行过程这一非线性问题描述成为线性模型与非线性未建模动态两部分组成的集成模型,利用BP神经网络在线估计未建模动态项,利用递推辨识算法在线更新模型参数。在控制器设计中将广义预测控制器、未建模动态补偿器相结合,设计了多变量非线性广义预测控制器。基于CRH380A型动车组为对象进行仿真,实现了对给定速度的高精确跟踪控制,以及动车组的准时、舒适、安全的运行要求。