轨道客车弹性振动分析方法研究

论文摘要

铁路的高速化对客车车体轻量化提出了更高的要求,而高度轻量化和车体刚度之间存在很敏感的影响,往往会引起刚度的不足,引起车体振动恶化即车辆动态特性下降,这样随着车速的提高,线路不平顺引起的随机激励频率的频域加宽,并通过转向架作用于车体,以较高的频率激励出车体的弹性振动,导致车辆垂向和横向振动加速度增大,反过来车体又通过连接元件(弹簧、阻尼器等)反作用于转向架,这势必会影响机车车辆的动态性能使乘客的乘坐舒适度下降,同时也将影响车体的疲劳寿命。过去在车辆系统动力学研究的理论基础是多刚体动力学体系,车体视为刚体处理,车辆系统模型是由质量体、弹簧和阻尼等组成的,即集中质量—弹簧—阻尼系统模型,事实上,车体本身的弹性振动对车辆运行品质是有直接影响的,提速25T型车运行中的振动和噪声就较大。除了表现形式为车体的刚体振动所引起的大约2Hz以下的振动外,还存在着明显的用刚体模型分析解释不了的问题,随着车速的提高,这部分振动已经不容忽视。本文主要依据弹性动力学理论,通过建立全弹性车辆模型及刚性模型,并在同一激励下进行动力学分析,比较二者的区别找出引起这些振动的原因,通过说明分析弹性振动的必要性,进而得出研究弹性振动分析的方法。由于本文主要分析弹性振动的影响,为明显起见故将车速取的较高为160Km/h(因为传统的车辆动力学能够满足低速车辆的设计要求)。并取每个频率下的响应进行分析比较。利用合适的周期激扰对车体施加载荷,可以分析在这些激励下车体响应,比较刚性与弹性模型的区别,对提高乘坐的舒适性和运行的稳定性有一定的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外研究现状
• 1.1.1 车体
• 1.1.2 转向架
• 1.1.3 车体和转向架所构成的车辆系统
• 1.2 车辆动态特性研究及试验分析手段
• 1.3 本文课题来源及研究内容
• 本章小结
• 第二章 动力学基本理论
• 2.1 单自由度体系的动力问题
• 2.2 多自由度体系的动力问题
• 2.3 有限元理论
• 2.3.1 有限单元法的发展
• 2.3.2 有限单元法的优越性
• 2.3.3 有限单元法的基本思想与分析的一般步骤
• 本章小结
• 第三章 分析软件介绍
• 3.1 选用SIMPACK 软件的依据
• 3.1.1 SIMPACK 软件介绍
• 3.2 选用I-DEAS 的依据
• 3.2.1 I-DEAS 软件介绍
• 本章小结
• 第四章 整车结构及模型建立
• 4.1 整车结构简介
• 4.1.1 车体结构简介
• 4.1.2 转向架结构简介
• 4.2 整车有限元模型简介
• 4.2.1 车体有限元模型
• 4.2.2 转向架有限元模型
• 4.2.3 整车有限元模型
• 4.3 车辆结构的刚性模型简介
• 本章小结
• 第五章 激励模型的设置
• 5.1 整车模态分析
• 5.1.1 模态求解的一般步骤
• 5.1.2 模态计算及结论
• 5.2 激励模型介绍
• 本章小结
• 第六章 整车弹性振动分析方法研究
• 6.1 动力响应分析步骤
• 6.2 刚性模型的响应分析
• 6.3 全弹性模型响应分析
• 6.3.1 同一频率下车体上不同点之间的响应
• 6.3.2 不同频率下车体上各点响应的比较
• 6.4 车辆运行品质的比较
• 6.5 整车弹性振动分析方法研究
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢