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车轮多边形对高速列车振动响应和构架疲劳寿命影响研究
| 论文题名： | 车轮多边形对高速列车振动响应和构架疲劳寿命影响研究 |
| 关键词： | 高速动车组;车轮多边形;振动响应;动力学响应;疲劳寿命 |
| 摘要： | 我国高速铁路行业如今迅速发展，随着运营速度的不断提高，随之而来的高速列车行驶安全性和可靠性问题尤为突出，其中车轮多边形问题为影响高速列车行驶安全的一大难题。因此本文以我国CRH2A型高速动车组为研究对象，重点研究了车轮多边形影响下车辆振动响应和动力学响应，并对构架进行疲劳寿命预测，具体分析如下: (1)利用Simpack软件建立了基于我国CRH2A型高速动车组刚性车辆系统动力学仿真模型，随后利用ANSYS子结构分析模块和Simpack柔性体模块联合建模，对车辆系统模型中的轮对、轴箱和构架进行模态缩减柔性化处理，建立完整的刚柔耦合车辆系统动力学模型。 (2)研究了在速度为50-300km/h时，轮对和构架固有模态频率与车轮多边形产生的通过频率共振情况。通过对转向架整体模态分析，发现当车轮多边形的通过频率接近构架或轮对固有模态频率时，引起共振使高速列车振动异常。建议存在车轮多边形的高速列车在行驶过程中变速行驶，避免车轮多边形在特定速度下的通过频率与转向架固有模态频率长时间共振。 (3)仿真研究了车轮多边形在不同速度、不同幅值和不同阶次时车辆的动力学响应。研究发现:车轮多边形对脱轨系数和乘坐舒适性的影响不大;速度越高、车轮多边形的幅值越大，列车的垂向轮轨力越大;最大垂向轮轨力随着车轮多边形阶次的增加而增大;轮重减载率与车轮多边形的幅值呈正比;临界速度随着车轮多边形的阶次的增加而降低。并根据轮重减载率不超限为标准，给出了23阶车轮多边形在速度200km/h、250km/h和300km/h时的车轮多边形的幅值限值。 (4)基于修正的Miner线性累积损伤理论对构架进行在车轮多边形激励下的疲劳寿命预测:采用多体动力学和有限元仿真相结合的方法计算了构架危险点的寿命，是否适用于高速状态下的疲劳寿命预测还有待于进一步研究。 |
| 作者： | 张浩然 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 宋志坤;胡晓依 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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