空气弹簧动力学特性参数分析

基于热力学及流体力学理论,建立空气弹簧的物理模型,导出其计算的统一数学表达式,提出了确定空气弹簧参数的计算方法,并对影响空气弹簧性能的主要因素进行了分析。结果表明,空气弹簧气囊外形及材料特性、附加气室容积和节流孔直径是影响空气弹簧性能的主要因素。     

高速动车组空气弹簧故障模式下转向架动态响应

为了模拟高速动车组空气弹簧发生故障后的工作状态,基于气动力学理论与函数拟合方法,建立了空气弹簧系统的三维耦合动力学模型,并将该模型与高速动车组整车动力学模型进行了联合仿真,研究了空气弹簧故障模式下高速动车组转向架的动力学响应.由空气弹簧泄漏过程分析可知,空气弹簧泄漏导致车辆失稳的可能性较小,但会使平稳性下降;车辆的垂向与横向安全性指标峰值分别出现在泄漏面积约为15 mm2和30 mm2处;差压阀在空气弹簧的泄漏中能够有效保障车辆的动力学性能.由车辆曲线通过性分析可知,车辆通过曲线的方向若与空气弹簧的泄漏在同侧,则轮重减载率高出直线工况约20%;差压阀与高度调整阀的失效均会对车辆的动力学性能造成一定程度的影响,但各项指标仍满足安全性要求.      

空气弹簧在高速客车转向架上的应用

介绍了空气弹簧应用于车辆悬挂装置中的显著优点,在介绍国外高速客车上采用空气弹簧的概况以及新型空气弹簧在我国准高速、高速客车上的应用情况的基础上,论述了新型空气弹簧系统通过采用橡胶堆弹性支承、可变节流孔、增大空气弹簧横向间距等方法,优化了二系车辆的稳定性和平稳性,使空气弹簧更适合轻量化和高速化的需要,并对空气弹簧悬挂的改进提出了设想。     

基于ADAMS/VIEW的单个空气弹簧模型的动态刚度分析

空气弹簧由于具有非线性刚度特性、容易得到较低的振动频率、自动避开共振、抑制共振振幅等优点,被广泛应用于轨道车辆的转向架上,针对CMT高速车的垂向振动问题,利用ADAMS／VIEW建立了非线性空气弹簧的等效模型,并对其进行了仿真分析．结果表明：空气弹簧的动态刚度随位移的变化呈非线性变化,载荷的极值点与位移的极值点不重合．     

空气弹簧模型对铁道车辆动力学性能的影响

建立了空气弹簧等效模型、线性模型与非线性模型,分析了3种模型对车辆直线平稳性和曲线通过安全性的影响.研究结果表明:在计算车辆直线垂向平稳性时,空气弹簧等效模型计算精度较差,而空气弹簧线性模型和非线性模型计算精度较高;由于空气弹簧线性模型比非线性模型简单,建议在计算直线垂向平稳性时优先采用空气弹簧线性模型;在计算车辆曲线通过安全性时,空气弹簧非线性模型能反映空气弹簧的充排气特性,计算精度较高;由于模型自身的局限性,空气弹簧线性模型和等效模型无法反映空气弹簧的充排气特性,计算精度较差,因此,建议在计算曲线通过安全性时采用空气弹簧非线性模型.     

空气弹簧对车辆曲线通过性能的影响

建立了考虑左右空气弹簧垂向耦合模型的车辆系统数学模型,由理想气体的状态方程得到空气弹簧的力学方程,分析了车辆通过曲线时车辆与空气弹簧的动态特性。仿真结果表明:由于高度阀的动作,车辆在驶出曲线后各空气弹簧的压力不一致,导致车体不能回到静平衡位置;车辆以正常速度通过曲线时,车辆曲线通过动力学性能变化不大;在车辆多次通过同一种曲线的较恶劣工况时,空气弹簧内气压变化范围是一定的;增加抗侧滚刚度能明显抑制车体侧滚,从而减小空气弹簧内气压的变化量;增大空气弹簧横向跨距,并选择合适的刚度和阻尼,能使车辆驶出曲线后各空气弹簧压力接近静平衡值。     

高速客车空气弹簧垂向特性的非线性有限元仿真

采用非线性有限元软件MSC．Marc对空气弹簧的非线性垂向刚度特性进行了数值模拟，分析了胶囊内压、帘线角、铺层厚度、帘布线层数对空气弹簧垂向刚度特性的影响、并通过试验对数值仿真结果进行了验证，结果表明所提出的仿真方法合理、可行．     

回转型空气弹簧设计、仿真及实验研究

研究回转型空气弹簧设计计算的方法,采用MTS810试验机以及落锤冲击机对空气弹簧的性能特性进行了实验测试,设计计算及仿真计算结果和实验结果吻合较好.实验结果表明设计计算方法简单、准确,建立的Marc非线性有限元计算模型能够准确地模拟空气弹簧的特点,可用于空气弹簧地工程设计计算.空气弹簧冲击刚度有限元仿真计算及实验测试的方法可用于隔振元件冲击刚度计算与实验测试.     

气囊有限元简化模型的建立及弹簧系数变化规律研究

考虑到气囊模型的特性与弹簧模型的特性相似,利用有限元法把复杂的气囊模型简化为常用的弹簧模型。弹簧系数通过作用力与位移的关系体现,其大小与气囊的内压、相互间接触位置(倾角)及直径有关。探讨了弹簧系数在不同气囊参数下的变化规律,为其在工程保障中的应用打下基础。     

基于联合型模糊PID的非线性空气悬架建模与控制

为提高汽车空气悬架的行驶平顺性,针对空气弹簧的非线性特性,建立空气弹簧关于气囊压力、有效面积、垂向变形等因素有关的弹力模型.利用所建立的空气弹簧弹力模型建立单轮1/4车辆动力学模型.以车身加速度最小为控制目标,设计并建立非线性空气悬架的联合型模糊PID控制器.运用MATLAB/Simulink仿真软件,以气囊压力变化所产生的力作为控制输出量,进行计算机动态仿真.仿真结果表明：与被动空气悬架相比,针对非线性空气悬架所设计的联合型模糊PID控制器对车辆平顺性与道路友好性有显著的改善.     

列车空气制动系统的数学模型

本文根据空气动力学原理,建立了列车空气制动系统的数学模型。该模型中包括列车主管、支管、缸间连接管、制动缸、副风缸、ＧＫ型三通阀。模型能反映所有制动（缓解）过程中主要现象。模拟了多种工况、模拟结果和实验结果具有较好的一致性。      

基于ABAQUS的深海采矿扬矿管纵向振动性能

为了研究复杂阶梯状扬矿管在采矿船升沉运动和海流作用下的纵向振动特性，利用连续弹性杆振动理论，对5 000 m长扬矿管纵向振动性能进行分析. 首先，根据达朗贝尔原理建立扬矿管纵向振动数学模型，采用分离变量法推导管道固有频率方程；然后，进行振型的质量归一化处理；最后，利用ABAQUS软件建立扬矿管有限元模型，对管道的纵向动态响应进行研究. 研究结果表明:扬矿管的一阶纵向共振频率处于矿区海浪能量集中的频带内，随着中间矿仓质量的增加扬矿管固有频率减小，中间矿仓质量对高阶固有频率的影响更加明显；随着海浪频率的增加，纵向振幅、轴向力和轴向应力先增大后减小，并在一阶固有频率时达到峰值，其峰值分别发生在扬矿管5 000、0、1 000 m处；随着采矿船升沉幅值的增加，扬矿管的动态响应逐渐增大，当升沉幅值大于1.5 m时，扬矿管动态响应的增长速度变缓；扬矿管发生一阶纵向共振时，振动位移和轴向力先增大后作等幅稳态振荡；随着海水深度的增加，沿管长方向的振动幅值逐渐增大，振动平衡位置发生下移，振动响应时间发生延迟，同时轴向力和轴向应力逐渐减小，且轴向应力在每两级阶梯管间急剧变大.      

金属弹簧刚度频变分析及等效算法

为研究金属螺旋弹簧的动态特性及动刚度对频率的响应,利用有限元方法,建立了弹簧有限元模型,计算了弹簧的稳态响应,分析了其幅频特性曲线,并提出弹簧刚度的等效算法。计算结果表明:弹簧的动刚度随着激振频率的增大总体趋势是增大的,但是在共振频率处,动刚度极小,低于静刚度,而在反共振频率处,动刚度极大,远高于静刚度;两种算法的刚度-频率曲线几乎重合,因此,金属弹簧确实存在显著的动态特性,采用多自由度系统等效弹簧系统是可行的。     

车辆系统空气弹簧失气安全性分析

建立了具有刚度衰变特性的空气弹簧失气模型和非线性粘滑接触模型,结合车辆系统动力学,模拟空气弹簧失气动态过程与失气后的应急状态,分析了空气弹簧失气后车辆系统的稳定性与空气弹簧突然失气对车辆动力学性能的影响,研究了不同失气过程时长、运行速度与曲线通过工况下空气弹簧失气车辆的安全性。计算结果表明:空气弹簧失气后车辆临界速度由623km.h-1大幅降低为351km.h-1。空气弹簧突然失气导致轮轨垂向力减小,轮重减载率增大,且失气过程越短,轮重减载率越大,失气过程为0.2s时轮重减载率达到0.651。车辆运行速度低于300km.h-1时,车速对轮重减载率和轮轨力影响不明显,当大于300km.h-1时,减载率随车速增大迅速增大。车辆通过曲线时,在圆曲线上失气最危险,轮重减载率最大为0.652。     

桥梁水中施工平台钢管桩动力特性分析

介绍了平台钢管桩动力特性的求解方法。由于洪水期水流与钢管桩产生涡激振动,故首先需要分析钢管桩自身的动力特性也就是确定钢管桩的固有频率。动力特性求解就是模态求解,在详细讨论了模态求解的原理和方法的基础上,对大桥平台钢管桩进行了模态求解分析,并讨论了不同物理参数对结构的固有频率的影响。结果表明,钢管桩的固有频率与其自身长度、桩外径以及管壁厚度成反比。     

盾构隧道联络横通道的振动台试验与数值模拟

联络横通道与隧道主体形成的空间交叉结构是隧道抗震的薄弱环节. 为探讨联络横通道采用刚、柔两种连接形式时对盾构隧道地震响应的影响，以相似理论为基础，通过室内土工试验确定了振动台试验中地层和结构相似模型的材料参数及配比，分别建立了振动台试验结构模型和数值分析模型；将第1组试验得到的地层卓越频率15.0 Hz作为其余试验工况和数值计算中地震动频率的输入依据，通过试验和数值计算相结合分析的方法对主隧道与联络横通道的地震响应规律进行了研究. 研究结果表明:结构与相同深度位置地层的加速度响应变化规律基本相同，离地面越近，地层加速度的放大效应越明显；联络横通道采用刚性连接时，其最大应变反应出现在结构的拱顶和两侧拱脚处，而采用柔性连接可较好的降低结构各处的应变反应，且输入地震峰值加速度越大其减弱效果越明显；主隧道横断面上，靠近联络横通道连接处的位置易受其影响而产生应力突变，采用刚性连接时，其受到的影响更大；振动台试验与数值结果规律基本一致，采用刚性连接时，联络横通道对主隧道纵向的影响范围约为3.0倍联络横通道宽度，而采用柔性连接时其影响范围则减小至1.5～2.0倍.      

不同结构参数的石油测试管柱减振系统的数值模拟

基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA研究冲击载荷下石油测试管柱减振系统的动力学性质。在模拟过程中涉及几何非线性、材料非线性、状态非线性和动态加载等问题。建立新型减振器模型,在一定冲击强度下,脉冲力主瓣频率为150 Hz时分别改变弹簧刚度、橡胶Mooney-Rivlin参数、下接头质量进行有限元分析,并讨论减振效果。