铁道车辆螺旋压缩圆弹簧的计算机辅助设计

根据铁道车辆用螺旋压缩圆弹簧的结构特征,在SolidWorks平台下,利用Visual C++语言对弹簧参数化设计进行二次开发,完成了对现有铁道车辆用螺旋压缩圆弹簧的参数建模,并基于现行铁道技术规范,开发出车辆一级刚度单卷弹簧、一级刚度双卷弹簧组和两级刚度双卷弹簧组参数化模块,缩短了铁道车辆弹簧的设计周期,提高了设计质...     

基于变刚度弹簧模型的弓网动力学分析

针对刚性悬挂接触网,基于变刚度弹簧接触网模型,提出了高效可靠的弓网耦合动力学仿真方法,并将接触压力和接触压力频谱结果与有限元法获得的结果进行了比较。计算结果表明：速度小于120 km/h时,变刚度弹簧模型的计算结果与有限元模型的结果较为一致,同时变刚度弹簧模型具有建模简单,计算效率高的优点,适合用于地铁线路的弓网耦合动力学仿真与评价。     

变刚度弹簧组系统优化设计

根据变刚度弹簧减振装置的运用特点，对其性能进行了分析研究，确定了变刚度弹簧组的性能参数及其与弹簧组中各弹簧性能参数之间的关系。从系统论的观点出发，将变刚度弹簧组中的各弹簧作为一个整体进行研究，以变刚度弹簧组中各弹簧的簧丝直径、弹簧中径及有效圈数为设计变量，以弹簧总质量最轻为目标函数，建立了满足静强度条件、疲劳强度条件、稳定性条件和安装条件，并能反映变刚度弹簧减振装置参数的变刚度弹簧组优化设计模型。采用有限元分析软件ANSYS中自带的优化设计模块中的一阶优化方法编制了APDL语言优化设计程序。以某铁路货车车辆变刚度弹簧组为例，进行了优化设计计算。实例分析表明，本文所提出的设计方法比传统设计方法简单易行、结果合理。     

跨座式单轨走行轮胎模型参数辨识研究

鉴于魔术公式轮胎模型能够较准确地描述轮胎特性,为获取跨座式单轨走行轮胎的魔术公式轮胎模型,采用Tire Data Fitting Tool模块和遗传算法相结合的方法进行魔术公式参数辨识。利用Tire Data Fitting Tool模块辨识出粗糙参数,再利用遗传算法辨识出精确参数。基于参数辨识获得的魔术公式轮胎模型计算出的轮胎力结果与仿真数据相关性好。研究成果为跨座式单轨车辆动力学分析提供了有效的轮胎模型。     

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。     

高速客车空气弹簧非线性横向刚度特性研究

运用非线性有限元分析技术研究了由多层正交异性复合材料组成的高速客车空气弹簧的非线性横向刚度特性，分析了大变形的几何非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性问题，给出了空气弹簧横向刚度非线性特性较为精确的描述，计算结果与试验比较表明，两者吻合良好。最后，文章探讨了空气弹簧设计的几个影响参数。     

达索3DEXPERIENCE平台基于隧道BIM模型的数值分析研究

以主流BIM软件达索3DEXPERIENCE平台为研究基础,以实现基于隧道BIM模型的地层结构模型数值分析为研究目的,通过二次开发的方法开展研究。研究内容主要包括两方面:一是解决平台计算模块SIMULIA无法添加塑性参数及本构模型的问题;二是将计算过程流程化以提高计算效率。通过实际案例分析对研究结果进行验证,验证表明,通过二次开发的手段成功解决了平台计算模块SIMULIA不能添加塑性材料参数及本构模型的问题,扩大了软件的适用范围。将计算过程流程化减少了过程中的人工操作,极大提高计算效率。依托BIM模型开展数值分析,提高了计算模型精度,减少计算过程中的建模工作量。从BIM设计到数值分析计算全部在达索3DEXPERIENCE平台上开展,成功解决了传统方法中依托BIM模型进行数值分析的数据接口问题。     

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。     

基于显式积分技术求解大变形橡胶减振元件非线性准静态刚度的方法

将实验测试时间作为计算的加载时间,能够得到与试验等效的橡胶件准静态刚度曲线;金属部件的模拟采用不影响计算时间步长的刚体单元代替可变形的有限单元,可将计算时间缩短20倍;质量缩放因子取2.3×109,泊松比取0.495,对橡胶件的体积可压缩性进行软化,以达到缩短计算时间和保证计算精度的目的;设置橡胶材料的黏性,能够抑制求解过程中出现的数值振荡现象.仿真计算分析与实验结果表明:与隐式积分技术相比,采用显式积分技术能够使大变形工况下橡胶减振元件非线性准静态刚度仿真计算的收敛性提高30％,而动能与内能之比仅为1.5％;在橡胶件垂向压缩量为0～30mm时,采用显式积分技术得到的仿真计算结果与实验结果基本吻合,误差仅为5.5％.研究结果表明,显式积分技术适合用于橡胶件开发过程中对其大变形工况下准静态刚度的仿真计算.     

斜楔摩擦减振器建模及动力学分析

斜楔摩擦减振器是三大件转向架关键部件之一,对车辆动力学性能具有重要影响。基于传统简化方法只考虑斜楔垂向一维运动及基于相对摩擦系数斜楔减振性能评估的缺陷,构建斜楔空间受力的动力学方程。以此为基础,在SIMPACK软件中建立了能分析斜楔摩擦减振器动态作用的多体动力学计算模型。模型将斜楔作为一个具有6个自由度的刚体;斜楔主、副摩擦面各等分为4个接触区域,每个区域设置1个平面-平面接触对;摇枕弹簧和减振弹簧按实际位置和参数作用于斜楔和摇枕。用典型例题进行分析计算,研究结果表明:多体动力学模型相对摩擦系数的计算结果与传统简化方法的试验结果相吻合;模型能模拟斜楔的真实运动,能反映斜楔垂向、横向减振作用;揭示了斜楔对转向架抗菱刚度具有摩擦滞环特性,以及这些作用内在的力学原理。     

车辆空气弹簧动力学参数特性研究

在车辆动力学模拟计算中,车辆动力学性能主要取决于悬挂参数的匹配,悬挂参数的精确度直接影响车辆动力学模拟计算误差。基于热力学及流体力学理论,建立空气弹簧的统一物理模型,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因素进行了详细的分析。结果表明,空气弹簧气囊外形及刚度、附加气室容积和流孔直径是影响空气弹簧性能的主要因素。     

一种轨道车辆用带箍结构空气弹簧的非线性有限元分析

运用了ABAQUS有限元软件建立带箍结构空气弹簧的静态有限元模型。并利用有限元模型对影响此类结构空气弹簧垂向和横向性能的因素进行了分析。分析与试验结果对比来看,是基本一致的。试验结果表明,所运用的计算方法是行之有效的,可以应用于类似空气弹簧的性能分析,并将为新型空气弹簧的设计、研制开发提供了一定的理论计算依据。     

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.     

基于ADAMS的列车系统参数化建模的二次开发研究

近年来许多学者开始利用虚拟样机技术来研究列车系统的动态性能,但是由于列车模型的复杂性,所建模型都比实际模型简化了许多。鉴于此,对铁道车辆模块ADAMS/Rail进行了二次开发研究,在该模块中添加了大量的车体、转向架、轨道的各种模板,并且建立了列车系统参数化建模的对话框,以及各种用来参数化仿真研究的对话框,开发出了基于该模块的列车系统参数化建模专用模块。最后通过实例建模说明了利用该模块建模过程更加简单快捷,所建模型更加完善。     

轨道车辆制动产品橡胶件加速寿命试验研究

根据橡胶件在制动产品中的实际工作状态分析了橡胶件的失效机理,确定了影响使用寿命的特征参数,结合橡胶样件的阿累尼乌斯模型建立某种配方橡胶件的加速寿命模型,研究了一定应力下的高温加速寿命试验方法,并以空重阀橡胶件为例,进行了高温加速寿命试验。研究结果表明,高温加速因子的确定方法具有可操作性,能有效验证制动产品橡胶件使用寿命。     

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。     

压接式IGBT模块的热学特性研究

使用3种方法研究了压接式IGBT模块的热学特性,建立模块热学模型并通过数值计算和有限元仿真的方法分析其稳态热阻特性,搭建实物测试台,通过温度参数定标等方式间接测量模块热阻特性,最后对采用3种方法的结果进行了分析比较。     

SS9型机车轴箱拉杆横向刚度及其橡胶件强度有限元分析

建立SS9型机车轴箱拉杆的有限元模型,并对其横向刚度进行计算,计算结果与测试结果吻合。同时对拉杆橡胶件强度进行分析,认为一系横向位移大是导致拉杆失效的主要原因,并提出改进措施。     

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。     

基于CATIA CAA软件平台的高速列车转向架三维骨架设计

随着高速列车的多样化发展,需要调整转向架结构以适应新的需求。基于自顶向下的设计思想,针对如何实现转向架参数变更的有效合理传递问题,提出了一种高速列车转向架三维骨架设计方法,以解决零部件之间的参数变更影响。首先,分析现有高速列车转向架的功能模块变更;然后在CATIACAA软件平台上以顶层基本骨架(TBS)为设计核心,建立三维参数化骨架模型;最后以某轴箱弹簧参数化设计为例,验证了设计方法的可行性和骨架模型的正确性。