铁路罐车满载时的液固耦合振动分析

在罐车满载的情况下,根据固液耦合问题的广义变分原理,使用有限元的近似数值计算方法,找到解决满载罐车液固耦合振动问题的基本方法和原理,建立铁路罐车的固液耦合问题的动力学控制方程,并通过算例验证液体对罐车耦合振动的影响,得到在工程上所需要的分析结果。     

树状多柔体系统动力学递推组集建模法

引入一种描述多柔体系统的随体坐标系,实现了刚体平动,刚体转动与弹性运动的分解,较好地消除了由于刚体大角度转动而产生的刚弹耦合非线性特性,根据约当变分原理,应用递推组集技术,由外层到内层逐层组装系统动力学方程,概括出一种树状多柔体系统动力学递推组集建模方法,降低了所需计算机存贮,最后给出了一个数值算例。     

压电材料中Gurtin型变分原理

研究了压电材料耦合动态场中Ｇｕｒｔｉｎ型问题的变分原理,采用变积方法,建立了各Ｇｕｒｔｉｎ型变分原理和广义分原理,为建立横观各向同性压电材料的动力学有限元分析模型提供了依据。     

流-固耦合问题边界元-有限元耦合方法分析

利用边界元－有限元耦合方法对流－固耦合振动问题进行了分析,假设流体控制方程为Ｌａｐｌａｃｅ方程,利用非连续边界元对流体域进行离散,从而有铲地解决了边界元分析中的“角点效应”问题。固体以平面梁为模型,采用有限元进行离散,对非连续边界元和有限元的耦合问题进行了分析,通过对悬臂梁在一侧受液体作用时的瞬态响应分析的数值解同解析解的比较,表明了本文所给方法的有效性,同时为利用边界元－有限元耦合方法对流－固耦     

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.     

牵引拉杆纵向刚度对高速客车车体弹性振动的影响

为了降低车体的弹性振动,分析了激发车体垂向弹性振动的振动传递路径,建立了某型高速客车车体有限元模型。利用多体动力学软件SIMPACK的接口模块FEMBS建立了铁道客车刚柔耦合系统动力学模型,研究了牵引拉杆纵向刚度对车体弹性振动的影响。考虑了牵引拉杆最基本的牵引和制动功能,使用变刚度牵引拉杆来抑制车体的弹性振动。仿真结果表明:牵引拉杆纵向刚度不会改变车体刚体振动,仅对车体弹性振动有影响;高速客车的车轮偏心导致车体产生严重的弹性振动,一般发生在车辆低速运行情况下;使用变刚度牵引拉杆可以在保证牵引和制动功能的情况下明显降低车体垂向弹性振动与纵向振动,不影响车体横向振动。     

铁路重载货车轮对弹性振动及其动态影响

为研究轮对弹性振动特性及其对重载货车动力学性能的影响，以30 t轴重重载货车为研究对象，对轮对刚、柔建模时的整车运动稳定性、曲线通过性能等进行了对比研究. 首先，给出了多体动力学中弹性体的数学建模方法；其次，建立轮对柔性体有限元模型，分析了轮对的弹性振动模态，进一步将其集成于多刚体系统中，形成重载货车刚柔耦合动力学分析模型；最后，针对货车多刚体和刚柔耦合两类建模方法，以干线不平顺叠加短波不平顺作为系统激励源，对比分析了重载货车的轮对振动响应、蛇行运动稳定性以及动态曲线通过性能的差异. 研究结果表明:相对刚性轮对而言，柔性轮对的变形能够缓和轮轨刚性冲击，同时弱化轮轨间的刚性约束能力，导致其振动幅度降低，使得车辆非线性临界速度下降约9%，通过小半径曲线时，轮轨横向力也降低了约13.7%，轮对弹性振动对重载货车动态性能的影响同样不容忽视.      

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．     

声波与弹性体相互作用的有限元研究

研究了流-固耦合相互作用的声散射问题.基于DtN映射方法,将无界区域化为有界区域,证明了等价性;基于变分原理,证明了求解这类声散射问题的一种自然边界元与有限元耦合的求解方法,并证明了解的存在性和惟一性.     

构架柔性对车辆振动特性的影响

为研究构架柔性对车辆振动特性的影响,基于三维实体软件SolidWorks建立某型车转向架构架模型,再导入软件ANSYS建立构架的有限元模型,经子结构分析后提取相关信息,导入UM与ANSYS的接口程序得到构架柔性模型;将其导入某型车多刚体动力学模型,得到某型客车刚柔耦合模型.利用UM软件分析前后构架分别为刚性-刚性、柔性-刚性以及柔性-柔性模型的对车辆振动特性的影响.分析表明:考虑构架柔性对车辆系统横向振动响应影响较大,特别在高速运行时,相比多刚体模型,构架柔性模型的轮对、构架和车体的横向振动指标峰值明显增大;考虑构架柔性能够更加真实地模拟车辆系统的振动情况.建议研究高频激励如车轮不圆对车辆系统振动特性时,将转向架构架考虑成柔性体.