長大貨物軌道運(yùn)輸車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動特性研究.pdf

1、長大貨物軌道運(yùn)輸車輛在交通運(yùn)輸中有著十分重要的地位和作用，隨著現(xiàn)代化工業(yè)特別是電力、鋼鐵、礦業(yè)以及化工等行業(yè)的發(fā)展，越來越多的超大貨物對承載的長大貨物車輛提出了新的要求。結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，尺寸越來越長，載重越來越大，使用頻次和運(yùn)行速度也不斷提高。這些要求使得車輛運(yùn)行中彈性變形和彈性振動問題突顯出來，剛?cè)狁詈犀F(xiàn)象明顯，對車輛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)振動產(chǎn)生很大影響，導(dǎo)致車輛系統(tǒng)的動力學(xué)特性變差，嚴(yán)重影響了車輛的使用性能，車輛的輕型化要求使得該問題更加突出

2、。因此，研究長大貨物車輛剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)結(jié)構(gòu)振動成為當(dāng)前十分重要的課題。本文將剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)動力學(xué)理論與有限元分析方法相結(jié)合，對長大貨物車輛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)振動特性進(jìn)行分析研究，具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　分析了多剛體系統(tǒng)中剛體的運(yùn)動描述和多體系統(tǒng)的動力學(xué)方程?；贘ourdain虛功原理和d'Alembert原理，分析了車輛系統(tǒng)中的彈性體，采用Rayleigh-Ritz方法對彈性體變形問題進(jìn)行研究和表述，以此為基礎(chǔ)，建立了多體系統(tǒng)中

3、彈性體的運(yùn)動學(xué)方程。
　　根據(jù)長大貨物車輛中大底架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在合理選擇單元類型及劃分單元后，建立了大底架有限元分析模型，詳細(xì)分析了模態(tài)信息。用超單元法對大底架有限元模型進(jìn)行合理縮減處理，建立了對應(yīng)的具有動態(tài)特性的適合在車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動分析中使用的彈性模型，減少了計(jì)算自由度總數(shù)，保證了計(jì)算的準(zhǔn)確性和效率。
　　分析了輪軌接觸關(guān)系及其模型、蠕滑力的計(jì)算，對車輛系統(tǒng)中存在的間隙、剛度、阻尼和摩擦等非線性因素用線性化方法進(jìn)行了研究

4、。分析了線路隨機(jī)激擾描述方式以及線路譜表達(dá)式，對線路譜用傅立葉逆變換進(jìn)行了數(shù)值模擬，獲得了適合在車輛多體系統(tǒng)建模和動態(tài)仿真中使用的時(shí)域樣本。建立了長大貨物車輛剛性系統(tǒng)動力學(xué)模型，將經(jīng)有限元分析得到的彈性大底架的模態(tài)信息引入到多體系統(tǒng)中，建立了長大貨物車輛剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動力學(xué)模型。
　　對長大貨物車輛進(jìn)行了實(shí)際線路運(yùn)行試驗(yàn)，得到了實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果。以此為依據(jù)，用建立的長大貨物車系統(tǒng)動力學(xué)模型對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，獲得了不同速度下車輛系統(tǒng)的

5、結(jié)構(gòu)振動參數(shù)，并與試驗(yàn)值進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動力學(xué)模型的仿真結(jié)果比剛性系統(tǒng)動力學(xué)模型更符合運(yùn)行情況，能很好地用于車輛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)振動分析之中。
　　分析了大底架模態(tài)選取階數(shù)以及采樣頻率對長大貨物車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動的影響規(guī)律，確定了適用于長大貨物車輛系統(tǒng)的合理模態(tài)階數(shù)和采樣頻率，使計(jì)算精度和計(jì)算速度均得到了較好的保證。
　　利用建立的長大貨物車輛剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動力學(xué)模型，研究了懸掛剛度、阻尼和速度對長大貨物車輛系統(tǒng)特