基于刚柔耦合仿真的转K6转向架疲劳寿命预测

目前普遍采用的转K6转向架的疲劳问题日益突出,因此有必要研究一种即经济又能比较准确的预测货车转向架摇枕和侧架疲劳寿命的方法。首先进行准静态应力对比,然后建立转K6转向架刚柔耦合模型,以C80敞车为例,美国5级轨道不平顺作为激扰,进行动力学仿真计算。经过动应力恢复,利用B+级钢的试验S-N曲线,对铸造摇枕和侧架进行整体疲劳损伤计算,并预测转K6转向架的疲劳寿命。     

高速列车横向稳定控制系统模型机理研究

从最佳控制角度，研究了摆式列车的横向稳定控制机理：在最小阻力的摄动方向上，通过横向悬挂施加有效的液压控制作用；在过渡曲线通过时，车体残余未平衡惯性作用，通过离心加速度的反馈加以“抵制”．为此，多刚体系统在这一方向上建立等效模型，并与液压系统以耦合方式进行系统集成．由于非线性线系统行为呈现明显的稳态特征，据此可以建立反映系统行为规律的参考模型．利用Simulink/NCD模块，设计验证控制器参数及其鲁棒性．     

高速轮轨速度极限探讨

在高铁运用与理论实践基础上,提出了抗蛇行频谱特征匹配原则,并作为超高速转向架技术方案研究的基本指导准则之一.根据基于抗蛇行频带吸能机制的稳定新理论,以ICE3系列作为基准转向架,通过必要的参数优配,制订了超高速转向架优配方案.动态仿真分析表明：400 km/h超高速运用存在3大技术难题：即抗蛇行减振器性能可靠性、车体横向振动响应频带增宽和电机横摆自激振动.尽管这3大技术难题在技术与理论上可以得到解决,但是超高速运用已经丧失了其商业价值.冲击600 km/h打破法国574.8 km/h世界纪录,不仅具有十分重要的现实意义,而且也具备技术可行性.但是时速500 km/h以上,将出现车轮纵向蠕滑不稳定问题.根据威金斯理论,这是高速轮轨速度极限的重要技术标志之一.     

350t钳夹车压柱油缸稳定性分析

为保证350 t钳夹车压柱油缸及其相关部件的运行稳定性,采用了理论分析计算与动力学系统数值仿真相结合的方法,对钳夹车压柱油缸及其相关部件的稳定性进行了研究.基于各构件稳定的几何条件及系统的受力状态要求,得出了各相关构件轴线间的许用夹角值,并讨论了钳形梁联接车耳、安全销对横向稳定性的影响.研究结果已被采纳,结果令人满意.     

高速磁浮列车主动悬浮与导向的2-DOF控制

为了满足高速磁浮列车动力学与控制系统稳定的要求,提出主动悬浮与导向的2-DOF控制解决方案。从车辆动力学与控制角度分析,电磁悬挂主动控制稳定的主要影响因素是系统刚度、非结构摄动和模态截取误差,其中非结构摄动程度取决于轨道几何变化和动力学与控制系统的刚度;利用ADAMS与MATLAB协同平台,提出基于单轨正交模型的主动悬浮与导向LQG控制器设计方法。对比仿真表明:1-DOF主动悬浮控制对点头和摇头摄动敏感,而2-DOF主动控制则能够适应竖曲线和平曲线轨道高速运行。在400 km.h-1单转向架模型曲线轨道运行仿真中,2-DOF主动控制的鲁棒稳定性得到了综合验证。     

高速磁浮列车组装模型及导向原理

为了研究高速磁浮导向及曲线通过性能,利用组装模型曲线通过仿真,提出了磁浮导向原理及菱形变位解决方案。基于三类基本模块（悬浮导向单元、悬浮框架和车体及牵引机构）,组装半车（2转向架）模型、整车模型和动车组模型。这些组装模型具有约束的柔顺性、动力学与控制的高度集成性和模块化组装等特点。曲线通过仿真表明：在主动导向控制下,电磁横向力应使走行部弯曲并与轨道对中。与轮轨转向架类似,前后悬浮框架间的菱形变位可以降低电磁横向力,提高悬浮转向架的横向稳定性。由于车体端部摆杆摆角较大,所以车体空气弹簧支承刚度对两端电磁横向力产生了非常敏感的影响,进而产生端部减载问题。这种端部横向力敏感变化及端部减载问题得到了测试数据的证实。     

3轴H构架式货车转向架非线性模型

为了分析货车转向架的非线性动力学性能，提出了一种解决间隙接触和摩擦作用的新建模方法。利用非线性刚度曲线定义约束内力，既可以保证运动约束精度又能够使模型仿真计算稳定。在斜楔摩擦减振机理和受力分析基础上建立了斜楔等效摩擦模型。等效摩擦与连续摩擦结合的建模技术使摩擦作用仿真更加趋近于实际的动态行为规律。转向架动力学性能仿真分析表明：在接近临界速度时主要摩擦面（如斜楔和承载鞍）出现摩擦蠕动过程，即干摩擦系统的滞后阻尼作用增强了轮对纵、横向定位刚度。但是从横向模态自激振动分析角度，摩擦作用应当保持连续光滑，以减少车体结构发生侧滚耦合振动的可能性。     

抗侧滚扭杆固定/浮动简支及其对有害踏面磨耗的影响

为了抵御更加强劲的流固耦合效应,高速转向架改用抗侧滚扭杆上置且固定简支安装方式,其对有害磨耗踏面形成机理会产生不容忽视的次要因素影响.安全稳定裕度不充裕是有害磨耗踏面形成的根本原因,实际滚径差RRD过零点不连续性使轮对重力刚度部分丧失了恢复力反馈响应.以抗侧滚扭杆上置为例,杆系计算分析结果表明:固定/浮动简支对车体侧滚刚度贡献分别增强至14.3/10.8 MN·m/(°).高速晃车会因此造成踏面中央集中磨耗累计并使钢轨走行光带拓宽,最终演变成为凹坑磨耗.因而自适应高速转向架应该根据抗蛇行宽频带吸能机制,轮轨匹配条件遵循统一规范原则,以十分充裕的安全稳定裕度来确保轮对自稳定性和回转阻力矩有效性,从而让抗侧滚扭杆装置发挥其正常功能.     

高速客车垂向悬挂稳定控制双振子模型机理研究

以Adams与Madab作为协同仿真平台,基于双振子模型LQG控制器设计,建立了稳定控制方案和技术路线.仿真结果表明:垂向悬挂具有与双振子类似的隔振效果.尽管有横向和纵向相关运动模态的非线性影响,转向架仍可以实行有源/无源控制.仿真研究可以证实,无源控制转向架的系统机制是通过阻尼控制强制(垂向)主导运动模态处于稳定状态.     

3E轴构架转向架的通用动力学要求

为了更好地实现铁路货运的重载快捷发展目标,以双层集装箱车辆作为应用研究对象,利用刚柔耦合仿真分析手段进行了3E轴构架转向架100~135 km/h动力学性能分析.6轴双层集装箱车辆刚柔耦合分析表明：空载承载鞍滑动现象和重载中轴轮对稳定性将是其高速运营的主要性能问题.因而,确保空载轮对定位刚度、确保重载中轴轮对轮轨关系稳定和降低车体结构耦合振动响应水平应作为3轴构架转向架的通用动力学要求.为此,提出了如下三项技术对策：①1、3轴承载鞍应以45°倒面作为承载摩擦面,满足摩擦系数μe≥0.42,而中轴小承载鞍则以磨耗板进行减磨处理μ〈0.2;②以中轴轮对车轮轮缘减薄9 mm的LM修正踏面优化来提高轮轨匹配的等效锥度控制中轴轮对横移,进而降低转向架蛇行运动程度;③中轴轴箱增设斜楔摩擦减振以降低落下孔车体中部结构振动耦合响应.与原设计对比,该技术对策可以使车辆动态性能得到改善.