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基于柔性车体的平车动力学性能仿真分析
| 论文题名： | 基于柔性车体的平车动力学性能仿真分析 |
| 关键词： | 集装箱运输;柔性车体;动力学性能;垂向响应;建模仿真 |
| 摘要： | 集装箱运输是一种现代化的运输方式，是现代铁路货运的发展方向。高速、重载、轻量化已经成为我国铁路运输车辆发展的主题，其对车辆系统动力学性能的影响不容忽视。传统的车辆系统动力学研究中通常把车体考虑为刚体，而在车辆高速运行的条件下，结构弹性变形对车辆系统动力学性能的影响不应被忽视，特别是对平车这种垂向刚度较小的车型影响更为显著。 在线路动力学试验中，平车车辆系统出现了重车车体垂向振动加速度大于空车的情况。针对此种现象，本文选取NX17型集装箱共用平车为研究对象，将车体考虑为柔性体，分别建立了NX17型平车车辆系统的多刚体模型和刚柔耦合模型，对比分析车体对线路不平顺的垂向响应。 本文首先根据GB/T5599-1985对车辆系统的两种模型进行动力学仿真分析，结果显示，刚柔耦合模型的直线运行平稳性优于多刚体模型，考虑结构柔性效应时，车体的横向、垂向振动加速度较刚体模型偏大，在高速时会出现较为明显的放大的振动。两种模型的曲线通过安全性指标符合标准，在各工况下，刚柔耦合模型的各项指标均略大于多刚体模型。在进行车辆系统动力学性能仿真分析时，如考虑车体柔性效应的影响，则能够得到更偏于安全的结果，如运行工况较为恶劣，则不应忽略结构柔性效应的影响。 针对车体垂向振动加速度偏大的现象，本文对车体垂向振动加速度进行了频谱分析，并考虑了钢轨接头不平顺的周期性激扰对车体垂向振动响应的影响。分析结果说明，将车体考虑为弹性体时受心盘冲击影响的车体质量小，当装载工况为中部承受主要质量而心盘上方载重小或没有载重时，就可能会出现垂向加速度超标的现象。而钢轨接头不平顺主要引起车体的垂向高频振动，频率与特定工况下车体的高阶垂向振动频率吻合，因而使车体的振动更为明显。 本文使用刚柔耦合的方法探究车体柔性效应对车辆系统动力学性能的影响，并探讨了平车车体重车工况垂向加速度偏大的原因，为平车的实际运用和性能改进提供了有益的参考依据。 |
| 作者： | 刘楠 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 傅茂海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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