某重型载货汽车车架柔性化建模及疲劳分析

针对某重型载货汽车车架局部出现的疲劳寿命问题,通过有限元理论生成车架的模态中性文件,并对车架进行静力分析及强度校核。利用虚拟样机技术,建立考虑车架弹性的整车刚柔耦合模型,并对刚柔耦合整车模型进行随机路面不同速度下的整车动力学仿真,提取车架关键边界载荷谱。利用S-N疲劳设计方法,选用疲劳分析软件nCode Design-Life对车架进行疲劳可靠性分析,得到车架在不同工况以及不同车速下的疲劳寿命结果及损伤位置。结果表明:车架的最小寿命满足行驶要求,并为车架的优化设计提供了理论依据。     

矿用自卸车车架振动疲劳寿命分析

为预测某矿用三轴重型自卸车车架的疲劳寿命,在Hypermesh中综合运用壳单元,实体单元,梁单元,焊接单元,刚、柔性连接单元等多种单元建立完整车架有限元模型,分析强度之后对其进行频响分析,得到车架载荷输入与结构应力之间的传递函数;在Nastran中生成车架MNF中性文件,在ADAMS/CAR中建立整车刚柔耦合模型,得到相应的载荷时程曲线,将其进行快速傅里叶变换结合频响分析结果,准确地预估车架疲劳寿命。     

多点支撑转体斜拉桥转动牵引力影响因素试验研究

为研究多点支撑转体斜拉桥转动牵引力的影响因素，以实际项目为工程背景，设计制作缩尺比为1∶10的转体模型，测试承力支腿结构形式、承力支腿数量、转体速度、轨道不平顺四个影响因素对转动牵引力的影响。研究结果表明：采用单独橡胶垫结构形式时，牵引力波动幅度相对较小，梁体转动更为平稳，牵引力更容易控制；减少承力支腿数量后，各驱动装置扭矩波动幅度增大，桥梁转体稳定性明显降低；转动速度增大一定程度上放大了轨道不平顺、齿轮咬合等问题，牵引力波动幅值显著增大；轨道不平顺度越大，牵引力波动幅度越明显，桥梁转体稳定性越差。     

基于簧下设备弹性振动特性的轨道车辆动力学对比研究

以某地铁探伤车搭载的探伤设备为研究对象,采用模态叠加法将柔性搭载架的物理坐标转换为模态坐标,建立车辆刚柔耦合动力学模型。在得到簧下设备线性响应的基础上,分别研究车轮不圆顺和轨道不平顺引起的簧下设备弹性振动,并对比分析簧下设备对原参数车辆、无簧下设备车辆和簧下设备增加弹性橡胶关节车辆3种车辆动力学模型稳定性、平稳性和曲线通过性的影响。结果表明:当车轮不圆顺激扰频率与簧下设备垂向振动固有频率一致时,簧下设备的振幅响应最大;当车速高于某特定值时,轨道不平顺的随机激扰能够激发出簧下设备的弹性振动,其振动能量集中于簧下设备垂向和横向的固有频率,且能量集中频率不随车速的变化而变化;簧下设备导致车辆稳定性和曲线通过性降低,但不影响车辆的运行平稳性;通过对簧下设备增加弹性橡胶关节悬挂,能使车辆的稳定性和曲线通过性得到有效改善。     

高速列车刚柔耦合动力学仿真分析

研究了高速列车弹性车体对整车动力学性能的影响。为分析弹性车体对列车运行的影响,首先建立了车体有限元模型,计算了车体的模态,并生成模态中性文件将其导入VI-Rail软件,然后将柔性车体和前、后转向架子系统组装成刚柔耦合整车模型,分析了其对运动稳定性、运行平稳性、运行安全性的影响。通过与刚性车体动力学模型仿真结果的对比表明:弹性车体模型会使整车各项动力学性能指标略大于刚性车体模型。     

地铁运营条件与线路参数对曲线钢轨磨耗的影响

运用Simpack数值模拟虚拟样机技术软件,建立地铁车辆轨道耦合动力学模型;针对车辆行驶于不同运营条件下和不同曲线参数线路时对钢轨磨耗的影响,进行仿真模拟计算分析.基于模型和计算工况,在抑制和减缓钢轨磨耗方面,采取比最高运营速度略低的行车速度为宜,一定量的踏面涂油措施有助于减缓钢轨波磨的程度,曲线半径越大越好,超高比平...     

跨坐式单轨列车通过公轨合建斜拉桥时的乘坐舒适性研究

为探究影响公轨合建斜拉桥跨坐式单轨列车乘坐舒适性的因素,以某公轨合建同层布置的斜拉桥为背景,根据7自由度单轨列车车辆模型和4种汽车车辆模型以及模拟得到的汽车车流模型建立了列车-汽车-桥梁耦合系统。利用基于模态叠加法原理编写的VBC2.0程序求解耦合振动方程,探讨了列车车速、列车载重、汽车车流、主梁及横梁刚度对单轨列车乘坐舒适性的影响。结果表明:随车速增加,单轨列车乘坐舒适性变差,但发生车桥共振时除外;随载重增加,单轨列车乘坐舒适性变好;主梁或横梁刚度越低,单轨列车乘坐舒适性越差;主梁或横梁刚度较低时,汽车密集流和拥挤流会对单轨列车乘坐舒适性产生不利影响。     

MTMDs对浮置板轨道结构隔振性能的影响分析

本文建立车辆-浮置板轨道-MTMDs(调谐质量阻尼器)垂向耦合振动频域模型,其中车辆被视为2个转向架双层悬挂的多刚体系统、钢轨被视为离散点支承的无限长Timoshenko梁、浮置板被视为Kirchhoff薄板结构、MTMDs简化为质量-弹簧模型、扣件和板下钢弹簧被视为线性弹簧阻尼单元,通过Matlab软件编制程序计算分析在轨道不平顺作用下MTMDs及MTMDs与基体的质量比对浮置板隔振性能的影响。研究结果表明:在轨道不平顺激励下,针对浮置板轨道固有频率设计的MTMDs能够较有效抑制浮置板结构在固有频率附近的振动放大,同时也能减小扣件系统的力传递率和浮置板垂向振动加速度;MTMDs质量的变化在浮置板固有频率附近产生较大影响,在其他频段几乎不产生影响。在浮置板轨道固有频率附近,随着MTMDs质量的增加,浮置板轨道力传递率峰值、扣件的力传递率峰值以及浮置板垂向加速度功率谱峰值越小,其振动控制率越大。MTMDs总质量与浮置板质量比为0.1时,其在浮置板固有频率附近对浮置板力传递的控制率达到30%以上,已较好抑制浮置板在固有频率附近对振动的放大。     

400 km/h高速铁路轨道几何不平顺敏感波长分析

本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了考虑柔性车体的高速列车-轨道耦合动力学模型,对比分析了轨道几何不平顺波长变化对典型高速动车组动力学性能的影响规律,探讨了400 km/h行车速度条件下高速铁路轨道几何不平顺的敏感波长.结果表明:(1)400 km/h高速铁路轨道几何不平顺敏感波长主要存在两个范围,短波范围的敏感波...     

基于虚拟激励法的车桥系统随机振动分析

基于虚拟激励法进行列车~桥梁耦合系统的非平稳随机振动分析,研究了车速以及轨道不平顺等级对系统随机振动的影响。车辆模型采用10个自由度的两系悬挂垂向车辆模型,考虑轮轨接触点处随机激励的时滞性,将轨道高低不平顺激励假设为均匀调制多点完全相干随机激励;然后根据时变系统的虚拟激励法,将其转化为一系列确定的虚拟激励,采用Newmark逐步积分法分离迭代求解系统的虚拟响应,进而求得系统随机响应的时变功率谱和标准差,据此分析系统的随机振动特性;最后通过数值算例分析了列车速度、轨道不平顺等级对系统随机响应的影响。     

基于车桥耦合动力分析的钢桥疲劳损伤与剩余寿命评估

提出基于车桥耦合动力分析的钢桥疲劳评估方法,建立车桥动力系统模型进行列车过桥耦合振动分析,求解桥梁构件疲劳应力,在此基础上,采用S-N曲线法对关键构件的疲劳损伤和剩余使用寿命进行评估。以一座铁路下承式钢桁梁桥为例,利用实测应力数据对所提方法进行验证,与既有方法评估结果进行比较,并研究了车速和轨道不平顺对桥梁疲劳性能的影响。结果表明:本文方法所得构件疲劳应力与实测数据符合较好,能够对铁路钢桥疲劳损伤和使用寿命进行准确评估;列车速度对桥梁疲劳性能有显著的影响,构件疲劳损伤程度并不一定随着车速的提高而增大;轨道不平顺能够显著影响桥梁疲劳损伤累积,轨道平顺性越好,构件疲劳损伤程度越低,加强轨道维护、保持良好轨道状态能够有效延长铁路钢桥的疲劳使用寿命。     

桥墩温度荷载对连续梁桥线路平顺性的影响分析

高墩大跨桥梁墩身高,柔性大,在温度梯度的作用下桥墩容易产生较大的变形,这种变形传递到梁体,从而进一步作用在轨道结构上,使其产生不平顺,影响行车质量,而列车在线路上高速行驶时对线路平顺性要求较高。针对这一现实情况,文章通过大型有限元软件,以某高墩大跨连续梁桥为例,建立桥墩-梁体-轨道结构模型,分析钢轨在桥墩整体升温和纵横向温度梯度作用下产生的位移,并参照国内现有的评判标准,计算钢轨不平顺值,分析不同的温度荷载对轨道结构平顺性的影响,最终得出如下结论:桥墩整体温升会影响无缝线路的竖向平顺性;桥墩横向温度梯度会对无缝线路轨向平顺性影响较大;纵向温度梯度对线路平顺性影响不大。     

比例溢流阀式半主动悬挂系统仿真研究

利用建立的比例溢流阀式半主动减振器的数学模型、天棚阻尼半主动控制器模型和车辆系统动力学模型,分析常通节流孔直径和比例溢流阀调压误差对半主动减振器性能的影响.结果表明:采用比例溢流阀式半主动悬挂系统能够有效地减小车体振动,而且车辆运行速度越高改善效果越明显;根据建立的车辆系统动力学模型,对应车辆各速度等级,当天棚阻尼系数取100kN·s·m-1时,车辆运行平稳性指标取得综合最优;常通节流孔直径越大,半主动减振器响应越慢,其等效阻尼越小,半主动减振器阻尼力对控制器期望阻尼力的跟踪能力就越差,在振动频率为1Hz附近车辆的振动能量越大,并且调压误差系数仅对车体的横向高频振动有微小的影响.     

运用平稳性快速算法优化高速磁浮车辆的运行平稳性

简要介绍了由虚拟激励法推导出的轨道车辆平稳性快速算法.以TR08磁浮车辆为原型,建立了磁浮车辆的垂向和横向单车动力学模型.运用平稳性快速算法对磁浮车辆的平稳性进行了优化分析.分析了轨道不平顺波长与磁浮车辆运行平稳性之间的关系.分析表明,垂向和横向的刚度越小平稳性越好;当二系垂向和横向阻尼系数分别为6 kN·s/m和2 kN·s/m时,垂向和横向的平稳性能够达到最佳;运行速度越高,影响平稳性的波长范围就越大.但在各速度级下,50～100 m波长的不平顺对平稳性的影响最大.     

考虑车身侧倾的三轴汽车三自由度操纵模型

在两轴汽车三自由度操纵模型的基础上,利用拉格朗日方法详细推导出了三轴汽车三自由度操纵模型,该方法同样适用于其它多轴汽车的建模分析。并给出了三轴汽车在已知整车回转角速度的情况下计算各车轮转速的方法。     

基于遗传算法的轨道车辆参数优化设计

在某一速度下,轨道车辆转向架的蛇行运动频率将和车体相关振动的固有频率接近而发生耦合共振,影响车辆的横向平稳性。为降低这种耦合共振的程度,选取变换后的欧几里得贴近度作为车体模态相似性评价指标,选取车体蛇行运动稳定性作为模型的控制条件,采用遗传算法对二系悬挂进行最优化设计。结果显示,在其他参数不变的情况下,采用遗传算法可以寻得耦合度最小的二系悬挂参数值。耦合度越小,模态频率曲线线性程度越强,模态间的频率俘获现象越不明显,模态间的相互影响越小;耦合度越小,模态的阻尼比变化越平缓,车体摇头或车体上下心滚摆振动模态的阻尼比越大。     

地面沉降对路基上单元板式无砟轨道平顺性的影响分析

为揭示地面沉降对路基上单元板式无砟轨道平顺性的影响规律,通过建立路基上板式无砟轨道-路基有限元实体模型,充分考虑无砟轨道和路基的特性及其之间的接触方式,改变轨道结构层厚度和粘结方式,以此来进行地面沉降幅值、轨道结构层厚度和结构层间离缝对轨道不平顺的影响的研究。结果表明:地面发生沉降时,无砟轨道会发生跟随性的沉降,从上到下各层沉降值依次增大,且地面沉降幅值越大,轨道不平顺越明显;轨道结构层厚度越大,地面沉降对轨道平顺性的影响越小;轨道结构层间离缝对轨道平顺性有很大影响,尤其是无砟轨道与道床之间出现离缝时。     

道床竖向不平顺对地铁环境振动源强特性影响分析

为探究道床竖向不平顺对于振动源强的影响，利用多体系统动力学分析方法模拟车轨耦合动力学，并采用有限元方法建立柔性体模型。通过模拟柔性钢轨上不同不平顺幅值和不平顺波长的余弦函数获得道床竖向不平顺，提取并分析道床板和隧道壁等位置的振动源强数据。研究表明：隧道壁垂向加速度的频域峰值主要集中于100 Hz以内的低频区域；道床上浮对于振动源强的影响较为明显，其中道床伸缩缝位于上浮中心处的工况对道床板垂向加速度的影响最大。     

基于神经网络的4WD电动汽车AFS/DYC解耦控制研究

基于二自由度线性化模型,分析了质心侧偏角和横摆角速度之间的耦合现象;在七自由度非线性汽车模型基础上,利用BP神经网络构造了自适应解耦控制器。设计了2个车辆姿态参数控制器,以状态参数理想模型的输出作为控制目标,分别控制汽车的质心侧偏角和横摆角速度,实现车辆主动安全控制。仿真结果表明,基于BP神经网络的解耦控制能够跟踪状态参数的理想值,提高汽车在极限工况下的行驶安全性和操纵稳定性。     

某城际列车齿轮箱结构振动疲劳寿命预测研究

齿轮箱结构是动车组转向架传递动力学的核心部件,近年来,随着我国动车组运行速度的不断提升,载荷频率也随之提高,齿轮箱箱体结构因振动而导致的疲劳开裂现象屡见不鲜.针对高速运行条件下某城际列车齿轮箱箱体结构的振动疲劳问题,采用刚柔耦合动力学仿真的方法进行分析.首先建立齿轮箱箱体结构有限元模型,计算模态并与试验测试的模态结果进行对比验证模型的有效性,然后将齿轮箱箱体做成柔性体,建立刚?柔耦合整车动力学模型,为了考察轨道高频激励对齿轮箱振动疲劳的贡献,在轨道不平顺中加入短波不平顺,以轨道不平顺为激励进行线路运营情况模拟,计算对比了原结构和改进方案的疲劳寿命,结果显示改进结构的疲劳寿命较原结构有较大的提升,满足1200万km设计使用寿命的要求.