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轮对柔性对车辆系统动力学性能的影响
| 论文题名： | 轮对柔性对车辆系统动力学性能的影响 |
| 关键词： | 柔性轮对;动力学性能;有限元模型;铁道车辆 |
| 摘要： | 在过去的几十年中，高速列车有了很快的发展，如日本的新干线，法国的TGV，德国的ICE，意大利的Pendolino，以及瑞士的X2000。最近几年，我国的高速列车也得到了跨越式的发展，如CRH系列动车组。 随着列车运行速度越来越高，列车受到的激振频率也随之提高，轮轨间作用越来越大，由此产生了一些新的问题，如轮轨磨耗、轮轨噪声、车轮不圆顺、道床结构恶化等等。而这些破坏被认为是由于中频率范围内的振动所导致，因此人们开始研究50-500Hz频率范围内的振动对车辆-轨道动力学的影响。 传统的车辆系统动力学研究只把车辆结构简化为刚性体，而随着运行速度的提高，车辆受到的激振频率会增加，同时车辆结构的轻量化要求又使得车辆结构的刚度降低，因此需要利用刚柔耦合多体系统动力学来研究整个车辆-轨道振动系统。 本论文是在对现有高速拖车转向架主要结构进行认真分析的基础上，利用SIMPACK多体动力学软件对其进行了建模，然后再结合通用有限元软件ABAQUS把轮对处理成了柔性体，由此得到刚性轮对车辆模型和柔性轮对车辆模型。利用SIMPACK对两种模型进行仿真计算，分析其蛇行临界速度、直线运行及曲线通过的动力学性能，以考察在车辆系统动力学仿真计算中，考虑轮对结构柔性对仿真结果的影响。 本文首先在ABAQUS的输入文件中定义节点，通过这些节点来表征轮对的有限元模型，并通过关键字的定义输出轮对结构的质量矩阵、刚度矩阵和模态信息，再经SIMPACK的前处理程序FEMBS处理，得到柔性轮对文件，最后在SIMPACK中使用柔性轮对文件得到柔性轮对车辆模型。 本文通过分析车辆在经过一段轨道激励后，轮对横向位移的收敛情况来判定车辆的非线性蛇行临界速度，由仿真结果可以看出柔性轮对车辆模型的非线性蛇行临界速度比刚性轮对车辆模型的要小，但降幅不大。随后研究了两种车辆模型在德国高速低干扰轨道谱下的直线运行性能和曲线通过性能，通过结果比较可知，对于直线运行性能，两种车辆模型的差别很小，可以忽略不计；而对于曲线通过性能，在一些评价指标上，两者表现出了一定的偏差，具体而言：柔性轮对车辆模型的车体横向振动加速度略大，而刚性轮对车辆模型的车体垂向振动加速度要大；柔性轮对车辆模型的轮轨横向力比刚性轮对车辆模型的要大；而对于减载率，两种模型则差别不大。 |
| 作者： | 贺建功 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王伯铭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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