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。     

地铁列车制动仿真软件的开发

为实现地铁列车的制动过程仿真,分析了地铁列车制动系统仿真所需的车辆及制动系统的简化模型,开发了仿真软件。车辆子模型采用模块化建模方法,将车辆拆分成轮对、弹簧阻尼、构架、车体等部件进行建模。制动系统子模型基于实验数据构建,通过对试验曲线进行插值计算等方式得到仿真所需要的制动相关曲线,该软件可以执行实时仿真,仿真结果准确可信。     

新型货车转向架螺旋弹簧三维有限元分析与疲劳寿命估算

基于三维有限元法建模,对转向架弹簧的刚度和支撑圈接触条件下的应力进行计算分析.结果表明分析结果与静应力测试结果相近,转K2外簧静强度满足设计要求;支撑圈与相邻工作圈接触不仅使弹簧的最大应力有所增大,而且在加载过程中接触应力和最大应力随着支撑圈接触面积的变化而变化,因此在制造过程中应控制支撑圈的间隙.采用有限元法可快速获得弹簧的刚度和弹性特性曲线,克服了以往通过试验测试弹簧刚度所带来的周期长、费用高等缺点.弹簧疲劳寿命初步估算表明不考虑弹簧强化处理的影响,弹簧的疲劳寿命约为2.55×106次;采用喷丸等强化处理工艺并在提高弹簧20%的疲劳强度情况下,弹簧的疲劳寿命为8.9×106次.     

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.     

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。     

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...     

空气弹簧力学等效模型的研究

利用带有连接管路空气弹簧的非线性力学方程,推导了力学等效模型,并分析了管长、管径、容积比以及簧上载荷等设计参数对两自由度空气弹簧悬挂系统性能的影响.     

机车高圆簧的有限元分析

针对机车高圆簧计算的传统力学方法,提出了与高圆簧实际情况更为相符的有限元计算模型并进行了计算分析。模型考虑高圆簧支撑圈几何形状的变化,计入了弹簧两端的橡胶垫,考虑了弹簧变形时几何非线性和接触非线性条件,并根据机车通过曲线等高圆簧工作的实际工况进行了计算。有限元计算结果表明,弹簧受力时横截面上存在很大的法向应力,尤其在通过曲线时其法向应力甚至增大到了不容忽略的程度;弹簧两端橡胶垫起到了降低法向应力的作用;高圆簧上显示着远比传统力学方法计算结果更为复杂的应力分布。而传统的力学计算方法只能计算出弹簧在轴向压力工况下的刚度和剪切应力。     

一种基于转臂式轴箱悬挂的跨座式单轨车辆单轴转向架

文章介绍了一种新型跨座式单轨车辆单轴转向架,其一系悬挂系统采用转臂轴箱结构,转臂的一端固定在构架上,另一端通过空气弹簧支撑构架;车体与构架连接采用吊杆方式,且采用单拉杆传递纵向力。导向轮和稳定轮通过绕纵向的转轴与构架的端部支撑臂连接,在转轴与支撑臂之间设置橡胶弹簧,弹簧可调节预压缩量。基于以上结构,文章利用多体动力学软件UM建立了动力学模型并进行动力学性能仿真分析,结果说明该新型转向架具有良好的曲线通过性能和运行平稳性。     

移相全桥变换器稳定性分析

系统稳定性分析是设计电路拓扑不可或缺的一个环节.以移相全桥电路作为应用分析实例,分别从小信号建模分析、仿真分析以及试验验证3个方面对系统的频率特性曲线进行了绘制.首先在小信号建模和SABER小信号仿真分析的基础上,理论分析了移相全桥的稳定性,最后通过了实验验证,并给出仪器测试的步骤以及测试结果.     

空气弹簧参数对动力学性能的影响

利用工程热力学理论,推导了力学等效模型。利用空气弹簧参数的计算方法,分析了连接管路直径、管长、气囊体积、附加气室体积等设计参数对空气弹簧悬挂系统性能的影响。     

铁路货车动力学仿真分析与线路测试结果一致性研究

以窄轨矿石敞车为研究对象,在线路静态扭曲减载试验和线路动力学试验的基础上,从车辆系统固有频率、轮重减载率、车体加速度功率谱密度以及特定线路下弹簧变形量等方面对仿真分析和试验数据进行了比较分析。在此基础上,对仿真模型进行了修正和验证,并对仿真分析结果与测试数据之间的偏差因素进行了分析。     

转K2型转向架弹簧两级刚度转换对车辆动力学性能的影响

为研究转K2型转向架弹簧两级刚度转换点的刚度非线性对车辆动力学性能的影响,以N17AK型平车为研究对象,利用车辆系统动力学分析软件UM建立了动力学计算模型并进行了分析。仿真结果和线路动力学试验结果都表明,N17AK型平车空车、半重车、重车工况下的各项动力学性能考察指标都在GB/T 5599—1985规定的范围内;N17AK型平车在半重车工况下的各项动力学性能考察指标均没有出现脉冲式的变化,即弹簧刚度转换点对车辆动力学性能不会产生脉冲式的影响。     

动车组防滑系统硬件在环仿真测试研究

为提高动车组防滑系统的设计与验证效率,运用硬件在环仿真技术,提出一种基于测试环境仿真建模模拟的防滑系统半实物仿真测试方法。在介绍防滑系统工作原理的基础上,建立了气路控制单元、车辆动力学及轮轨粘着等防滑测试环境仿真模型,完成了防滑系统硬件在环仿真测试平台的搭建,开展了动车组防滑系统仿真测试,并将结果与线路测试结果对比分析,证明了防滑系统硬件在环仿真测试平台的测试有效性,该平台的有效性评价指标均满足行业标准要求。     

高速磁浮车辆通过小半径竖曲线时的动力学响应分析

针对一种无摇枕悬浮架的新型高速磁浮车辆系统,建立了包含非线性空气弹簧模型、电磁悬浮控制模型的磁浮车辆动力学模型,仿真分析了车辆通过半径530m竖曲线时的动力学响应,并与采用线性等效空气弹簧模型的计算结果进行了对比分析。结果表明,采用两种空气弹簧模型的磁浮车辆车体加速度、电磁铁加速度和悬浮间隙变化量等响应差别不大,均能满足车辆动力学预测要求,但空气弹簧伸缩量计算值有明显差别,两者误差达到29%;采用非线性空气弹簧的磁浮车辆动力学响应结果更符合工程实际,可为高速磁浮车辆空气弹簧结构设计与参数选取提供应用参考。     

盾构隧道非均质等效梁模型的建立与分析

盾构隧道管片设计力学模型有均质圆环模型、多铰圆环模型、梁-弹簧模型等.在分析上述力学模型基础上,从管片接头截面力学性质出发,提出一种盾构隧道力学分析方法,建立非均质等效梁模型,即接头处单元与非接头处单元均采用等效参数不同的梁单元模拟,并从理论上推导接头处梁单元高度、宽度、弹性模量等截面性质等效参数解析式.根据现场试验数据,采用正交试验反演分析截面性质等效参数,验证理论解析式的有效性,得到一定条件下截面性质等效参数.将该模型内力结果与现场试验结果及梁-弹簧模型结果进行对比得出:非均质等效梁模型控制性截面内力值比现场试验值偏于安全,其安全系数介于现场试验值与梁-弹簧模型之间.结果表明:该模型可使管片接头力学性质更直观、明确,可在工程中推广应用.     

轴向受载的圆柱螺旋弹簧和空气弹簧的横向特性分析

详细讨论了轴向受载的剪切弹簧的横向受力和位移,提出了轴向力和横向刚度之间的关系,建立了弹簧的系统方程,并由此推导出剪切弹簧元件的横向力学模型。同时还举例介绍了剪切弹簧模型的实际应用和计算,给出了不同轴向受载工况下的结果,以加深对剪切弹簧模型实际效果的理解。     

变流器柜体结构动态冲击计算研究

分析了采用振型叠加法计算结构动态冲击响应的力学模型,在此基础上用有限元方法对某型车辆辅助变流器柜体进行了动态冲击仿真计算,运用IEC 61373标准对结构强度进行了校核。同时通过试验测试,对仿真计算的结果进行检验,验证了产品结构的可靠性和力学模型的正确性,为将仿真计算应用到产品前期开发提供了理论基础。     

铁道车辆空气弹簧漏气故障分析

结合整车的动力学仿真,建立了空气弹簧漏气过程的力学模型,模拟了空气弹簧突然漏气工况下车辆动力学性能的变化,分析了空气弹簧漏气条件下车辆的稳定性、直线平稳性以及曲线通过安全性。计算结果表明,空气弹簧突然漏气导致二系悬挂刚度剧变,引起轮轨垂向力先减小后增大,轮重减载率、脱轨系数等增大直至超限,但对轮轨横向力影响不大。     

深埋双圆盾构隧道衬砌荷载模式及其接头效应分析

双圆盾构隧道在我国的应用才刚刚起步,其力学特性尚未完全认识和把握。为进一步揭示双圆盾构隧道的力学特性,在分析盾构施工特点和双圆盾构隧道结构形式的基础上,提出基于Terzaghi公式的深埋双圆盾构隧道地层荷载模式,并采用梁-弹簧模型对双圆盾构隧道进行了接头不同转动刚度的接头效应分析,对比了梁-弹簧模型和匀质圆环模型的分析结果。分析表明:纯粹按照匀质圆环模型进行双圆盾构隧道结构设计将难以保证其安全,建议在采用匀质圆环模型进行双圆盾构隧道设计时,同时采用梁-弹簧模型进行校核。