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基于刚柔耦合模型的宽轮距跨座式单轨转向架构架疲劳分析
| 论文题名： | 基于刚柔耦合模型的宽轮距跨座式单轨转向架构架疲劳分析 |
| 关键词： | 宽轮距跨座式单轨车辆;转向架构架;疲劳寿命;刚柔耦合模型;模态应力恢复法;优化设计 |
| 摘要： | 宽轮距跨座式单轨列车是我国中车青岛四方机车车辆股份有限公司在重庆交通大学单轨车辆装备创新创业团队开发的首列具有完全自主知识产权的基于永磁牵引的第二代大运量跨座式单轨。该车创新性采用宽轮距双轴转向架，整车高度适应于地铁A型车盾构机隧道，车辆最高运行速度为110km/h，具有速度快、爬坡能力强、转弯半径小、载客量大、安全可靠、噪音低、节能环保、全寿命周期成本低等突出优势。转向架构架作为宽轮距跨座式单轨车辆的主要承载部件，其疲劳可靠性对列车的安全运行起到十分重要的作用。 为了深入研究宽轮距跨座式单轨转向架构架结构动态特性对疲劳性能的影响，本文基于刚柔耦合模型对宽轮距跨座式单轨转向架构架进行疲劳寿命分析，并且对其进行优化设计以提高疲劳性能。主要研究工作如下： （1）通过宽轮距跨座式单轨转向架构架的结构分析，建立了转向架构架有限元模型。通过自由模态分析、约束模态分析、频率响应分析，研究了转向架构架动态特性，并且获取了转向架构架柔性体模型和模态应力结果。 （2）分析了宽轮距跨座式单轨车辆拓扑构型、轮胎模型及轨道模型，建立了车辆刚柔耦合仿真模型。通过动力学仿真，分析了典型工况下转向架构架的各阶模态对转向架构架振动变形的影响规律。 （3）基于模态应力恢复法，获取了典型工况下宽轮距跨座式单轨转向架构架的应力谱。并且通过虚拟疲劳实验，采用名义应力法分析了转向架构架的疲劳寿命。 （4）根据宽轮距跨座式单轨转向架构架的各阶模态对转向架构架振动变形的影响规律，研究了转向架构架的优化方案。并且借助OptiStruct优化软件平台，以第一阶模态频率最大化为目标对转向架构架结构进行优化设计，进而提升了转向架构架疲劳性能。 |
| 作者： | 冯威 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杜子学 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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