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基于UM的高速客车刚柔耦合动力学分析
| 论文题名： | 基于UM的高速客车刚柔耦合动力学分析 |
| 关键词： | 刚柔耦合;高速客车;轮轨磨耗;动力学 |
| 摘要： | 车辆系统是一个极其复杂的系统，为了简化对车辆系统的研究，通常将车辆系统考虑成多刚体，忽略车辆系统各部件的弹性变形。随着列车运行速度的不断提高，对车辆系统安全性、平稳性和舒适性的要求不断提高，有必要考虑车辆系统各部件的弹性振动。本文基于刚柔耦合动力学理论，结合有限元分析软件ANSYS和多体动力学软件UM，将CRH2型高速客车的构架考虑成弹性体，对车辆安全性、平稳性及曲线通过性能进行了分析。 首先，在三维实体建模软件SolidWorks中建立了构架的三维实体模型。为了探究构架的弹性变形对车辆动力学性能的影响，使用有限元软件ANSYS计算其刚度矩阵，并通过接口程序UM_ANSYS将构架转化为柔性体，最后导入多体动力学软件UM中建立CRH2型高速客车的刚柔耦合动力学模型。 其次，对比分析了多刚体模型和刚柔耦合动力学模型直线运行时构架的振动特性响应，计算了多刚体模型和刚柔耦合动力学模型直线运行时的非线性临界速度、曲线通过时的各项动力学指标。结果表明，构架弹性变形效应增大了车辆的非线性临界速度的计算值，同时影响了车辆的运行平稳性和曲线通过性能。 然后，建立了轮轨磨耗耦合动力学模型，采用Archard磨耗预测方法，研究了车轮型面磨耗的分布与发展。对比分析多刚体模型和刚柔耦合动力学模型车轮磨耗对车辆系统各项动力学指标的影响，探究了构架柔性对轮轨磨耗的影响。结果表明，构架弹性变形效应降低了车轮磨耗后车辆系统的安全性指标的计算值。 最后，建立了车辆-轨道-桥梁耦合系统，对比分析了不同工况下构架柔性对桥梁振动特性、车辆振动特性及动力学特性的影响，研究了构架柔性对车辆通过桥梁时桥梁的振动特性和车辆系统运行安全性、平稳性的影响。结果表明，构架弹性变形效应降低了车辆-轨道-桥梁耦合系统的车辆系统动力学性能。 |
| 作者： | 姚永明 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 丁旺才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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