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基于刚柔耦合的集装箱平车车体动态特性研究
| 论文题名： | 基于刚柔耦合的集装箱平车车体动态特性研究 |
| 关键词： | 集装箱平车;车辆系统动力学;刚柔耦合;动态特性;车体结构 |
| 摘要： | 集装箱运输具有快捷、安全的优点，已经成为主要的货物运输方式。经过数十年的发展，中国铁路集装箱运输专用平车的最高运行速度达到120km/h，车辆最大轴重提高到25t，车辆承载结构的轻量化水平日渐提高。随着运行速度的提高，线路对车辆的激扰频率增大。对于轻量化设计的车体，其刚度特性对车辆运行性能的影响日渐突出。传统车辆系统动力学分析模型一般将车辆承载结构视为刚体，无法体现结构弹性体振动特性及其在线路激扰下的响应。因此，有必要在计算模型中引入车体的刚度特征，以研究其对车辆系统动力学行为的影响。 基于60ft集装箱专用平车的车体结构，利用有限元方法获得有边梁和无边梁结构车体的振型和频率。将其引入到多体动力学分析模型中，建立刚柔耦合的车辆系统动力学分析模型，考虑车辆的不同装载方式，计算了具有刚性车体和弹性车体的车辆在不平顺线路上运行时的车体垂向振动加速度;对不同测点的垂向振动加速度进行FFT变换，得到其功率谱密度(PSD)，研究了不同刚度特性下车体的垂向振动特征。分析结果表明，对称载荷装载方式下，车体中部受一阶垂直弯曲振动的影响较大，车体端部同时受到一阶和二阶垂直弯曲振动的影响;对于非对称载荷装载方式，车体中部和端部同时受到了一阶和二阶垂直弯曲振动的影响。 根据GB/T5599-1985和UIC-518标准，对不同车体和不同装载方式下的多刚体动力学模型和刚柔耦合动力学模型分别进行了研究。垂向平稳性分析结果表明，车体的垂直弯曲刚度对车辆的直线垂向平稳性指标影响较大;随着车体垂直弯曲刚度增大，车辆的直线垂向平稳性得到改善。在对称装载方式下，车体一阶垂直弯曲振型对车体中部平稳性的影响较大，二阶垂直弯曲刚度对车体端部平稳性影响较大;对于非对称装载方式，车体一阶垂直弯曲刚度主要影响车体中部测点处的平稳性指标，二阶垂直弯曲刚度对车体中部、端部平稳性影响均较大。 曲线通过安全性的分析结果表明，引入车体的垂直弯曲振型对车辆通过曲线的安全性影响不大;车体扭转振型对车辆通过曲线时的轮轨横向力和轮轴横向力影响甚小，对轮轴垂向力，脱轨系数和轮重减载率有一定的影响;车辆的曲线通过安全性随扭转刚度的增大趋于恶劣。 |
| 作者： | 徐凯 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李芾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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