基于典型工况下某动力稳定车转向架动力学特性研究

论文摘要

转向架是一种能相对车体回转且具有独立结构的行走装置,是铁路车辆的重要组成部分。其主要功用为：支承车体,引导车辆在钢轨上运行,缓和线路不平顺对车辆的冲击,以保证车辆平稳运行。某动力稳定车采用两轴转向架结构,该转向架不同于我国现有的客车、货车转向架,是大型养路机械专用转向架。其动力学特性对动力稳定车平稳运行和运行安全性具有重要影响。因此,研究某动力稳定车转向架的动力学特性具有重要意义。某动力稳定车转向架减振部件主要为橡胶弹簧,本文基于ANSYS/LS-DYNA分别建立了旁承橡胶弹簧和轴箱金属橡胶弹簧有限元模型,通过实验验证了有限元模型的合理性；研究了旁承橡胶弹簧和轴箱减振金属橡胶弹簧的动态特性研究。在此基础上建立了动力稳定车转向架整体有限元仿真模型。基于铁路线路轨道谱公式,采用数值模拟的方法,反解铁路线路轨道谱,利用MATLAB软件编写程序得到时域内轨道不平顺载荷数据；利用多体动力学软件ADAMS对动力稳定车激振装置进行仿真,获取作用在转向架上水平激振力；将轨道不平顺载荷和水平激振力载荷分别施加于动力稳定车转向架有限元仿真模型,基于ANSYS/LS-DYNA研究了转向架在自运行工况和作业工况下的动力学特性。研究表明：在轨道不平顺激扰下,轨距不平顺工况下对转向架动力学特性影响较大；作业工况下,转向架横移与点头运动对其动力学特性影响较大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 车辆轨道耦合动力研究现状
• 1.3 课题来源及意义
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 动力学问题中的有限元理论
• 2.1 三维弹性动力学问题的基本方程
• 2.2 单元动力学有限元方程的建立
• 2.3 结构整体有限元运动方程的建立过程
• 2.4 动力学运动方程的求解方法
• 2.4.1 中心差分法
• 2.4.2 Newmark方法
• 2.5 ANSYS/LS-DYNA显式动力学分析理论
• 2.6 本章小结
• 第三章 转向架橡胶减振部件动态特性研究
• 3.1 橡胶材料的本构关系
• 3.2 橡胶材料参数的确定方法
• 3.2.1 橡胶材料参数的试验确定方法
• 3.2.2 橡胶材料常数的估算方法
• 3.3 橡胶弹簧动态特性研究方法
• 3.3.1 谐振法
• 3.3.2 非谐振法
• 3.3.3 橡胶弹簧力学模型
• 3.4 旁承橡胶弹簧动态特性研究
• 3.4.1 旁承有限元模型建立及验证
• 3.4.2 旁承动态特性分析
• 3.5 轴箱金属橡胶弹簧动态特性研究
• 3.5.1 轴箱金属橡胶弹簧有限元模型建立及验证
• 3.5.2 轴箱金属橡胶弹簧动态特性性分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 转向架系统有限元仿真模型
• 4.1 某动力稳定车转向架系统结构简介
• 4.2 转向架系统的有限元仿真模型的建立
• 4.2.1 几何模型的建立
• 4.2.2 材料模型的选择
• 4.2.3 单元类型的选取
• 4.2.4 网格划分
• 4.2.5 接触与约束
• 4.3 本章小结
• 第五章 动力稳定车转向架典型工况动力学特性分析
• 5.1 某轨道动力稳定车转向架的结构特性
• 5.2 动力稳定车自运行工况
• 5.2.1 轨道不平顺形式
• 5.2.2 轨道不平顺描述
• 5.2.3 轨道随机不平顺数值模拟方法
• 5.2.4 动力稳定车自运行工况动力学分析
• 5.3 作业工况
• 5.3.1 某动力车稳定装置简介
• 5.3.2 水平激振力载荷仿真计算
• 5.3.3 作业工况下动力学分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士期间发表的论文）
• 附录B （攻读硕士期间参与的科研项目）