快速线路轨道刚度合理值的研究

轨道动态几何形位直接对行车安全、轮轨作用力、车辆振动产生影响.轨道动态几何形位的变化与众多因素相关.轨道刚度变化同时影响着轮轨动荷载和轨道动态几何形位的变化.将沪宁线轨检车实测动态不平顺输入动力仿真软件,分别计算不同垂向和横向刚度时的轮轨动轮载和钢轨的垂向、横向动位移,并改变车辆速度和输入不平顺的大小,分析轨道不平顺、轮轨动荷载和钢轨动位移之间的关系.利用正态分布的原则统计不同状态下动轮载和动位移的最大值,分析对比钢轨动态变形和轮轨动荷载随刚度和速度的变化趋势,提出了合理的轨道刚度取值范围,并分析了初始不平顺大小对轨道动态位移的影响.     

汽车背门连接界面等效刚度辨识研究

结合仿真、试验及集成优化技术,提出一种背门连接界面等效刚度的辨识方法。建立背门有限元模型,并对背门连接界面参数进行等效;分别对背门模态进行仿真分析和试验测试,并揭示引起仿真与试验结果差异的原因;通过集成优化技术对连接界面等效刚度进行多目标优化,使背门模态仿真值与试验值相一致。分析结果表明,背门连接界面等效刚度赋值存在偏差,经过参数优化得到合理的赋值,有效提升了仿真分析与试验测试结果的一致性,实现背门连接界面等效刚度从经验赋值提升到基于仿真和测试相结合的精确赋值。     

钢-混组合梁桥力学性能分析

为优化钢-混组合梁剪力键设计,依托某钢-混组合梁桥,使用midas有限元设计软件分析了组合梁桥运营阶段结构变形、抗剪强度、钢梁和混凝土板应力、剪力键应力幅、支座反力等力学性能,结果满足规范要求,在此基础上对剪力键类型和设置间距开展研究,研究表明：剪力键类型和设置间距对组合梁界面滑移影响较大,设置柔性剪力键的方案,结构滑移量较大,剪力键类型和设置间距对挠度有一定影响,但对钢-混组合梁结构应力影响不明显。剪力键刚度越小,设置间距越大,钢-混组合梁成桥变形越大。研究结果可供类似工程设计参考。     

MatLab在有限元刚度矩阵推导中的应用

MatLab具有强大的符号运算功能.以平面梁单元刚度矩阵为例,详细介绍MatLab在单元刚度矩阵推导中的具体应用,编写了平面梁单元刚度符号运算程序,运算结果与手工推导完全一致,该方法可进一步推广到其它单元甚至到更复杂非线性单元刚度矩阵推导中.     

基于正交试验的轴箱内置式高速动车驱动系统悬挂刚度优化方法

驱动系统作为高速列车动力转向架的核心子系统,是高速列车安全运行的重要保障,但随着运行速度的不断提高,高速列车的可靠安全运行受到严重挑战。为了减小轴箱内置式高速动车驱动系统悬挂节点的动态载荷,降低驱动系统关键部件的振动水平,对驱动系统悬挂刚度进行了优化研究。基于多体系统动力学理论,综合考虑轨道随机不平顺激扰、牵引动力传递和齿轮啮合作用等因素的影响,建立了轴箱内置式高速动车动力学模型;利用正交试验设计方法,以减小牵引电机吊点悬挂载荷和齿轮箱车轴铰接点垂向载荷为优化目标,研究牵引电机吊点、齿轮箱吊杆吊点、电机-齿轮箱连接点的悬挂刚度对车辆关键部件振动加速度和驱动系统悬挂节点动态载荷的影响规律;并采用极差分析法对其影响规律进行分析,获得驱动系统悬挂刚度的最优匹配组合。研究结果表明：与原始设计的驱动系统悬挂刚度相比,参数优化后牵引电机吊点的纵向载荷最大值减小22.3%,横向载荷最大值减小37.9%,垂向载荷最大值减小9.8%,齿轮箱车轴铰接点的垂向载荷最大值减小9.1%;此外,驱动系统悬挂刚度优化后的牵引电机、齿轮箱、轴箱的横向振动加速度均明显减小。     

考虑剪切变形和二阶效应的变截面构件的计算

同时考虑剪切变形和二阶效应来解析计算杆件的临界力,是求解变系数临界微分方程的难题。本研究采用有限元法推导了变截面单元刚度矩阵。采用三次Hermite插值函数和三次拉格朗日插值函数来计算单元内的弯曲变形和惯性矩变化。采用线性插值函数来计算单元内的剪切变形和截面面积变化。利用最小势能原理对总势能进行变分,系统给出了计入弯曲变形、剪切变形以及轴力二阶效应的变截面构件单元刚度矩阵。最后,用自编的有限元程序对算例进行验证。研究结果表明:本算法的计算精度较高,还可分析二阶位移放大系数以及变截面门式刚架立柱之间的支援作用。     

考虑摩擦滑移的普通板式橡胶支座剪切性能研究

普通板式橡胶支座作为中国量大面广的公路钢筋混凝土梁桥结构体系中的重要支承构件,其力学性能对局部和整体结构的刚度分布和受力变形特点具有一定的影响,甚至影响服役公路桥梁结构的安全性和适应性。因此,针对桥梁服役过程中该类支座普遍存在的滑移、脱空等典型病害特征,研究其不同受力状态下的剪切性能。考虑支座界面接触方式、几何尺寸等参数,设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验。对不同参数影响下支座的损伤破坏模式、剪应变-剪应力曲线、支座有效剪切应变及抗剪刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对摩擦滑移下的支座剪切性能进行参数分析,并将其有限元分析结果与普通板式橡胶支座的剪切性能试验结果进行对比。研究结果表明,支座上、下表面的接触摩擦条件可明显影响支座的水平侧移和抗侧力。对于界面摩擦因数较小的情况,卸载后支座摩擦滑动位移不能完全恢复,随着循环加载次数的增加,摩擦滑动位移增幅增大,且支座界面摩擦滑移可降低支座有效剪切变形和抗剪刚度的发挥。0.5,0.7,1.0等效剪切变形下支座的抗剪刚度试验结果、模拟结果与理论计算结果对比表明,试验结果与模拟结果吻合较好,而既有抗剪刚度理论计算结果偏大,且未考虑支座界面摩擦滑移、脱空的影响。因此,在进行实际桥梁结构的力学性能计算时,应考虑不同受力阶段支座力学性能指标的取值。     

无人粮食转运车车身刚强度分析

因有限元分析方法的不断成熟,使分析所得的结果准确度大幅提高,从而降低了研究成本,缩短了研发周期。基于这些特点,将有限元分析方法应用于各类车的设计研究。文章通过无人粮食转运车的结构特点,对该无人粮食转运车在四种典型工况下的刚度和强度进行了计算,分析了粮食转运车在这四种工况下运行时的位移变形量的最大值和应力最大值及其出现的位置,所得结果为新车型的车身骨架提供数据化参考。     

某全驱沙漠车悬架侧倾刚度设计研究

以某4x4全驱沙漠车为研究对象,提出了一种简化的整车数学模型,建立了整车侧倾角与板簧、横向稳定杆刚度的函数关系,得到悬架侧倾角刚度对整车侧倾性能的影响。并介绍了横向稳定杆角刚度计算方法,前后悬架侧倾角刚度匹配原则。     

衬套刚度对悬架运动学特性参数影响分析

随着研究分析橡胶衬套发现橡胶衬套的刚度变化对汽车的悬架参数有重要的影响,进而直接影响着汽车的平顺性、操纵稳定性能。文章选择对橡胶衬套的刚度展开讨论,首先建立了带有橡胶衬套与转向系的双横臂独立前悬架的弹性连接运动学模型。以车轮外倾角、车轮前束角、主销后倾角、主销内倾角、轮距的变化、轮心处悬架垂直刚度等悬架参数为观察指标,设置悬架与整车的部分参数,给建立的模型输入左右车轮平行跳动激励,进行仿真对比,得出弹性连接状态下的模型综合结果更好。然后分析在弹性运动学状态下各个橡胶衬套刚度的改变对悬架运动学特性参数的影响大小,得出衬套径向刚度、轴向刚度的改变对悬架运动学特性参数综合影响,这对提升汽车的操纵稳定性与平顺性有较好的指导意义。