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。     

高速客车空气弹簧非线性横向刚度特性研究

空气弹簧是铁道车辆转向架,尤其是高速客车和地铁车辆转向架的关键部件,其横向弹性特性对车辆的运行品质具有重要的影响.文章运用非线性有限元分析技术研究了高速客车用带金属裙板的自由膜式空气弹簧的横向弹性特性,分析了空气弹簧大变形的几何非线性及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非线性特性较为精确的描述,理论计算与试验结果较为吻合.研究表明:空气弹簧的横向刚度随胶囊内压的增加而增加;胶囊铺层帘线角对横向刚度有较大影响;帘线层数越多,横向刚度越大,但在胶囊总厚度给定时,层数的影响不大.     

空气弹簧非线性横向特性的有限元计算

根据超弹性材料的非线性本构关系,考虑空气弹簧的材料非线性、几何非线性和接触非线性问题,应用MSC.Marc软件建立了空气弹簧的有限元模型,以计算空气弹簧横向载荷与横向位移响应特性,得到其非线性横向刚度曲线,并通过实测数据验证了这一计算的合理性。并据此研究了内压、帘线角、帘线层数、帘布线厚度等空气弹簧参数对横向刚度的影响,以及帘线角对胶囊各铺层应力的影响,为空气弹簧的优化设计和横向特性分析提供了新思路。     

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。     

一种新型高速客车空气弹簧的非线性有限元分析

应用CAD技术建立高速客车空气弹簧模型，利用ABAQUS非线性有限元分析软件，计算和研究了它的各项力学特性，并就影响空气弹簧横向和垂向力学性能的各种主要进行了讨论。     

TY540型空气弹簧的研制

TK540型空气弹簧设计应用当前世界上最先进虚拟样机设计思想，对铁道车辆和空气弹簧性能的参数进行深入的分析和研究。应用三维实体造型软件UNIGRAPHICS建立空气弹簧的实体模型；采用非线性有限元分析软件ABAQUS分析空气弹簧上盖板裙边角度、帘线角度、附加气室的容积、气体压力等参数对空气弹簧横向、垂向性能的影响。     

基于有限元的空气弹簧刚度分析

空气弹簧是现代轨道交通车辆的主要减振元件,能有效改善轨道车辆的动力学性能,提高乘坐的舒适性和车辆的运行稳定性。文章利用非线性有限元软件ABAQUS对空气弹簧的垂向刚度与横向刚度进行模拟分析,通过考虑空气弹簧的非线性性质、结构参数等影响空气弹簧刚度的因数,对基于各影响因数下空气弹簧刚度特性进行比较分析。     

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。     

悬挂式单轨列车曲线通过性能分析

曲线通过性能分析是转向架设计的基础之一。使用多体系统动力学软件建立悬挂式单轨列车-轨道系统60自由度动力学模型,模型考虑轮胎-轨道接触非线性,空气弹簧和抗横摆减震器弹簧非线性。模拟悬挂式单轨列车通过曲线轨道时导向轮与轨道间法向接触力的动态变化过程,研究了空气弹簧水平刚度和轨距变化对转向架曲线通过性能的影响。结果表明:悬挂式单轨列车转向架具有不同于传统轨道车辆的曲线通过形态;空气弹簧水平刚度对转向架的曲线通过形态和导向轮法向接触力有显著的影响,水平刚度为0.01 MN/m时,相较于水平刚度0.1 MN/m,最大导向轮轨法向接触力可减小63.2%;轨距变化对转向架的曲线通过性能影响不明显,减小空气弹簧水平刚度可改善转向架的曲线通过性能。     

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。