柔性轮对结构振动对车辆动力学性能的影响

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考虑接地效应的轮胎柔性圆环建模及其径向振动特性研究

考虑接地效应的轮胎柔性圆环建模及其径向振动特性研究1. 内容综述本研究旨在考虑接地效应的轮胎柔性圆环建模及其径向振动特性。

轮胎柔性圆环作为车辆行驶过程中的重要部件，其振动特性对于提高车辆行驶稳定性和舒适性具有重要意义。

随着汽车行业对轻量化、安全性和环保性能的要求不断提高，轮胎柔性圆环的研究也逐渐受到关注。

在现有研究中，轮胎柔性圆环的建模方法主要分为两种：一种是基于弹性力学的方法，即将轮胎柔性圆环视为一个弹性体，通过求解弹性方程来描述其振动特性；另一种是基于有限元方法的方法，即将轮胎柔性圆环视为由多个单元组成的结构，通过求解有限元方程来描述其振动特性。

这两种方法在一定程度上可以反映轮胎柔性圆环的实际振动特性，但均未充分考虑接地效应的影响。

接地效应是指轮胎与地面之间的接触产生的电荷分布，它会影响轮胎与地面之间的摩擦力，进而影响轮胎的振动特性。

目前关于接地效应对轮胎柔性圆环振动特性影响的研究仍较为有限。

本研究拟从以下几个方面展开：首先，建立考虑接地效应的轮胎柔性圆环建模方法；其次，通过数值模拟和实验验证所建立模型的有效性；分析接地效应对轮胎柔性圆环径向振动特性的影响，并提出相应的改进措施。

通过对这些方面的研究，本研究将为轮胎设计和制造提供理论依据和技术支持，有助于提高轮胎的性能和使用寿命。

本研究还将为其他类似结构的振动问题提供借鉴和启示。

1.1 研究背景随着科技的不断发展，汽车行业在提高行驶安全、降低能耗和减少排放等方面取得了显著成果。

这些成果并非一蹴而就，而是在许多关键技术的研究和应用中逐步实现的。

轮胎作为汽车的重要部件，其性能对整个车辆的安全性和经济性具有重要影响。

研究者们开始关注轮胎在实际使用过程中所受到的各种力的作用，特别是接地效应对轮胎性能的影响。

接地效应是指轮胎与地面之间的相互作用力，主要包括滚动阻力、静摩擦力和动摩擦力等。

这些力的大小和分布直接影响到轮胎的行驶稳定性、制动性能和燃油经济性等方面。

基于柔性轮对的动车组轮轴疲劳寿命

需要进一步探索柔性轮对的优化设计和制造方法，提高其性能和可靠性。
未来可以开展更为全面的疲劳试验和实际运营验证，进一步验证柔性轮对的实际效果。
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THANKS
采用合金元素和热处理工艺来提高材料的力学性能，如强度、韧性、耐磨性和抗疲劳性。
材料质量
严格控制材料的质量和成分，确保材料性能的稳定性。
表面处理技术对疲劳寿命的提升
表面涂层技术
采用高分子涂层、电镀、化学镀等表面涂层技术，提高轮轴表面的耐磨性和抗疲劳性。
表面强化处理
通过喷丸、碾压、渗碳淬火等表面强化处理方法，提高轮轴表面的硬度和抗疲劳性能。
基于有限元分析的估算方法
利用有限元分析软件对动车组轮轴进行动力学分析，模拟轮轴在不同载荷条件下的应力分布和变形情况，然后根据这些数据估算轮轴的疲劳寿命。
疲劳试验与仿真分析
疲劳试验
通过对实际动车组轮轴进行疲劳试验，可以获取轮轴在不同载荷条件下的疲劳寿命数据，这些数据可以为后续的仿真分析提供依据。
基于柔性轮对的动车组轮轴疲劳寿命
2023-11-05
目录
• 引言 • 基于柔性轮对的动车组轮轴系统动力学分析 • 轮轴材料与表面处理对疲劳寿命的影响 • 轮轴疲劳寿命预测与可靠性评估 • 基于柔性轮对的动车组轮轴优化设计 • 研究结论与展望
01
引言
研究背景与意义
背景
动车组是现代交通系统的重要组成部分，其运行安全和效率直接影响到整个交通网络的性能。轮轴作为动车组的关键部件，其疲劳寿命直接关系到动车组的安全与可靠性。近年来，随着动车组运行速度的不断提高，轮轴疲劳问题日益突出，已成为影响动车组运行安全的重要因素。因此，研究基于柔性轮对的动车组轮轴疲劳寿命问题具有重要的理论和实践意义。

400 kmh高速铁路轨道几何不平顺敏感波长分析

２０２１年４月第１２卷第２期高　速　铁　路　技　术ＨＩＧＨＳＰＥＥＤＲＡＩＬＷＡＹＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＮｏ．２，Ｖｏｌ．１２Ａｐｒ．２０２１　收稿日期：２０２１０３０１作者简介：杨吉忠（１９８０），男，教授级高级工程师。

基金项目：中铁二院工程集团有限责任公司科技发展计划项目（ＫＳＮＱ２０２０５８）引文格式：杨吉忠，谢毅，庞玲，等．４００ｋｍ／ｈ高速铁路轨道几何不平顺敏感波长分析［Ｊ］．高速铁路技术，２０２１，１２（２）：５０－５５．ＹＡＮＧＪｉｚｈｏｎｇ，ＸＩＥＹｉ，ＰＡＮＧＬｉｎｇ，ｅｔａｌ．ＳｅｎｓｉｔｉｖｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＴｒａｃｋＧｅｏｍｅｔｒｉｃＩｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｉｅｓｏｆ４００ｋｍ／ｈＨｉｇｈｓｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙ［Ｊ］．ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，１２（２）：５０－５５．文章编号：１６７４—８２４７（２０２１）０２—００５０—０６ＤＯＩ：１０．１２０９８／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８２４７．２０２１．０２．００９４００ｋｍ／ｈ高速铁路轨道几何不平顺敏感波长分析杨吉忠１　谢　毅１　庞　玲１　姜培斌２　凌　亮２（１．中铁二院工程集团有限责任公司，　成都６１００３１；２．西南交通大学，　成都６１００３１）摘　要：本文基于车辆－轨道耦合动力学理论，建立了考虑柔性车体的高速列车－轨道耦合动力学模型，对比分析了轨道几何不平顺波长变化对典型高速动车组动力学性能的影响规律，探讨了４００ｋｍ／ｈ行车速度条件下高速铁路轨道几何不平顺的敏感波长。

结果表明：（１）４００ｋｍ／ｈ高速铁路轨道几何不平顺敏感波长主要存在两个范围，短波范围的敏感波长主要与动车组车体的柔性模态有关，中长波范围的敏感波长主要与动车组车辆系统的刚体模态有关；（２）由于悬挂参数的差异，不同型号高速动车组对应的轨道几何不平顺敏感波长存在明显差异，在制定线路养护维修标准时，应考虑整条线路上所有运营的动车组型号；（３）不同类型轨道几何不平顺的敏感波长也存在差异，应针对不同的轨道几何不平顺类型制定相应的敏感波长管理标准。

轮对弹性对铁道车辆动力学性能仿真结果的影响

１概述
在铁道车辆的仿真分析中，轮对通常视为刚性体，这种建模对研究频率ｆ＜２的低频动力学响应是０Ｈｚ合适的＿。考虑到轮轨接触对于微小的位移很敏感，】］
轮对的弹性变形对轮轨接触是否会有影响？铁道车辆低频直线运行时，界速度是主要指标。运行速度临低于临界速度，即＜，。车辆稳定运行；时如果 ≥ 时，引起车辆极限环运动，则即蛇行运动，常运行正中要避免这种情况发生。
轨道子系统。
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在车辆的设计过程中要仿真计算，有必要研究轮对为刚性体和弹性体时是否会产生不同的仿真结果。本文建立了轮对为弹性体的整车分析模型，与并
刚性轮对模型的计ห้องสมุดไป่ตู้ 结果进行了对比。
ＪＧＥＮＯＬ等（）ＵＲＮＡＲＤ，德
摘要：研究了轮对分别为弹性体和刚性体情况下客车的直线运行性能，型中轮轨接触为非线性。仿模
真结果表明，对弹性对车辆运行性能具有显著影响，其降低了临界速度。轮尤关键词：道车辆；力学；真；对；国铁动仿轮德中图分类号：７．１Ｕ２０１文献标识码：Ｂ．
ＴｈｅＩｌｅｅｏａｔｃＷｈｅｌｅｓｏｈｅＳｉｕａｉｎＲｅｕｔｆｎｆｕｎｃｆＥｌｓｉｅｓｔｎｔｍｌｔｏｓｌｓｏ

基于轮轨结构振动的车辆动力学性能研究

Ｍａｈｎｓ２０ｃｉｅ，０２，Ｖｌ０（）ｏ３１，１— ０３．
［］ＴｏａＭｉｅＰｔｉｅＲｔｙａｉｎｒＬｒ３ｈｍｓｅｄｍ，ｅｒｎ．ｏｒｎｍｃａｄＩｅｄｎｅＭｅｋｏＤｓｒｇａ
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轮对作为弹性体研究了轮对的不规则磨耗和多边形化的形成机理．．ｏｐ等把轮对与轨道柔性ＪＫＰｐ
图１轨道有限元模型以及模态
要：为了研究柔性轮对在高速旋转状态下弹性效应以及轨道的柔性结构振动对车辆运行
的平稳性和安全性等动力学性能的影响，建立了轮对和钢轨的有限元模型，通过模态综合技术
获取柔性轮对和柔性钢轨的模态信息，别建立了柔性轮对和柔性钢轨接触、分柔性轮对和刚性钢
中图分类号：Ｕ６．１２０１１文献标识码：Ａ
０引言
在以往的轨道车辆动力学研究中，常常应用刚性的轮轨接触模型，高速运行条件下，在采用刚性轮轨接触模型在研究过程中存在一定的缺陷，如无法模拟轮轨的弹性变形．例如，轴的弯曲变形，轮对
参考文献：
【］李普庆，１陆正刚．考虑构架弹性的高速货车构架转向架疲劳预测［］铁道车辆，０，７１）５８Ｊ．２９４（２： — ．０［］ＨＣａｓＳｈｈｎｙｂｌ — ｕｂｒｎｌｉｏＦｘ２．ｌ，ｃｉｌ．ＳｍｏｃＮｍｅｃａｓｅｉｕＷ．ｅｅｉｉＡｙｓｆｌ．

重载货车轮对弹性振动模态阶数对轮轨动态作用的影响

Dynamical Systems and Control 动力系统与控制, 2021, 10(2), 106-119Published Online April 2021 in Hans. /journal/dschttps:///10.12677/dsc.2021.102012重载货车轮对弹性振动模态阶数对轮轨动态作用的影响刘红军1，刘鹏飞2，高昊1，赵宇航1，郝凯11石家庄铁道大学，机械工程学院，河北石家庄2石家庄铁道大学，省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，河北石家庄收稿日期：2021年3月20日；录用日期：2021年4月9日；发布日期：2021年4月16日摘要为了研究轮对弹性振动模态阶数对轮轨动态作用的影响，以国内某型30 t轴重重载货车为研究对象。

首先采用有限元方法建立不同模态的弹性轮对模型，在动力学软件中进一步集成为货车刚柔耦合动力学模型。

采用时域、频域以及统计最大值的方法对比分析，发现轮对一阶横弯和车轮伞形振动模态能缓和轮轨横、垂向力，与此同时一阶横、垂弯模态会产生较大的纵向蠕滑力。

最后分析了不同速度下各阶模态对动力学的影响。

当轮对的一阶扭转、横弯以及二阶垂弯模态被激发时，速度变化对轮轨蠕滑力影响较大。

对于轮轨横、垂向作用力，当轮对发生以一阶、二阶垂弯为主的振动时，速度对轮轨横向力的影响较为明显。

关键词货车，有限元，弹性轮对，振动模态，轮轨力Influence of Wheelset Elastic VibrationMode Order on Wheel-Rail DynamicInteraction of Heavy-Haul Freight WagonHongjun Liu1, Pengfei Liu2, Hao Gao1, Yuhang Zhao1, Kai Hao11School of Mechanical Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang Hebei2State Key Laboratory of Mechanical Behavior and System Safety of Traffic Engineering Structures, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang HebeiReceived: Mar. 20th, 2021; accepted: Apr. 9th, 2021; published: Apr. 16th, 2021刘红军等AbstractTo study the influence of elastic vibration mode order of wheelset on wheel-rail dynamic interac-tion, a 30 t axle-load wagon was taken as the research object. Firstly, the elastic models of wheel-set with different vibrating modes were established by using the finite element method, which were introduced into the dynamic software to constitute the rigid-elastic coupling dynamic model of freight wagon. The time domain, frequency domain and statistical maximum analysis methods were applied. It was found that, the first-order lateral bending mode of wheelset and umbrel-la-type vibration mode of wheels could ease the wheel/rail lateral and vertical forces. Meanwhile, the first-order horizontal and vertical bending modes would produce larger longitudinal creep forces. Finally, the influence of different modes on the dynamics at different speeds was analyzed. As the first-order torsion, lateral bending and second-order vertical bending modes were excited, the change of velocity had great influence on the creep forces of wheelset. Comparing between the wheel-rail lateral and vertical forces, the speed change had the greater influence on the wheel-rail lateral forces when the first-order and second-order vertical bending vibration modes dominated in the wheelset.KeywordsFreight Wagon, Finite Element, Elastic Wheelset, Vibrating Modes, Wheel-Rail ForcesCopyright © 2021 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/1. 引言一般的，轮对弹性振动模态阶数对车辆动力学影响是不同的。

轮对径向质心偏离对纵向振动的影响

轮对径向质心偏离对纵向振动的影响王晨;刘韦;马卫华;罗世辉;方翁武【摘要】当轮对质心存在径向偏离时,会引发周期性粘着系数的变化,与剧烈的自激扭转振动,从而直接导致轮对产生纵向振动.轮对纵向振动与轮轨黏—滑振动相互耦合,破坏了机车稳定动力学性能.通过某新型机车的建模和数值仿真,计算和分析在不同的质心偏离和速度下,构架、轮对的纵向振动频率与车体垂向共振频率.并计算轮对粘着系数变化规律,分析机车垂向平稳性恶化的机理.结果表明当轮对存在径向偏心时,轮轨蠕滑力饱和产生动力学耦合,引起轮对的扭转振动和纵向振动,由此将通过构架与牵引装置的传递而恶化机车垂向平稳性.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2014(034)001【总页数】4页(P41-43,46)【关键词】振动与波;轮对;纵向振动;垂向平稳性;粘着系数;蠕滑力【作者】王晨;刘韦;马卫华;罗世辉;方翁武【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都610031【正文语种】中文【中图分类】TB52轮对的纵向振动会影响车辆动力学性能，是轮轨异常磨耗的一个重要的原因，在铁路提速的背景下越来越受到学术界的重视[1]。

罗世辉、金鼎昌分析了中低速时轮对纵向振动的成因[2]，提出轮对较低的黏着系数和较软的牵引刚度都可能是纵向振动的成因。

姚远、张红军研究了轮对纵向振动与传动系统耦合对系统稳定性影响[3]，认为二者之间的耦合作用将激发轮对纵向不稳定的自激振动。

马卫华研究了轨道不平顺与轮对纵向振动间的关系[4]，提出通过改变一系垂向减振器的布置方式，以改善轮对振动特性。

在此之前进行的分析中，多般关注于质心偏离对轮对垂向振动的影响，还没有对纵向振动进行分析。

基于柔性轮对的轨道车辆动力学仿真分析

• 150 .测控技术2018年第37卷第8期计算机与控制系统基于柔性轮对的轨道车辆动力学仿真分析郭训，郑树彬，柴晓冬，李立明(上寒工:釋拨术太学城市轨道突通:#院201位0)摘要i为研究柔性轮对对轨道车辆动力学性能的影响，应用ANSYS创建轮对实体有限元分析模型，并选用Guyan缩减法和Lanczos分块法对其进行子结构模态分析。

联合SIMMCIC创建柔性轮对车辆仿真模型，此模型的构架、车体等部件仍视作刚性体。

与刚体车辆仿真模型对比分析出在中国高铁谱和美国六级谱激励作用下两模型的动力学性能的差异。

分析结果表明：4合对采用柔性体的车辆非线性临界速度较全刚体车辆的非线性脑界速度稍稍降低。

在两漱勐线路下，轮对采用栗性体对车辆的平稳性和曲线通过性能也有一定程度的影响。

关键词：轨道车辆；柔性轮对；刚柔耦合;动力学；有限元中图分类号：TP15;H260.331 +,1 文献标识码:A文章编号：1000 -8829(2018)08 -0150 -04 doi：10.19708/j.ckjs.2018.08.034Simulation Analysis of Railway Vehicle Dynamic PerformanceBased on Flexible WheelsetG UO X u n,Z H E N G Shu-b in,C H A I X ia o-dong,L I L i-m in g(School of Urban Rail Transportation,Shanghai University of Engineering Science,Shanghai201620, China) Abstract：In order to study the influence o f fle x ib le wheelset on the dynam ic perform ance o f railw ay ve h icle, ANSYS is used to create the fin ite elem ent analysis m odel o f w heelset,and the Guyan reduction m ethod and Lanczos b lock m ethod are used to analyze the substructure m odal o f w bined w ith S IM P A C K,a simu lation m odel o f fle x ib le wheelset railw ay vehicle was established.The bogie and body o f the m odel were s till considered as rig id pared w ith the rig id vehicle sim ulation m odel,the differences in dynam ic perform ance o f the two m odels under the excitation o f C hina9s high-speed ra il spectrum and the six le ve l spectral excitation o f the U nited States were analyzed.The results show th a t the nonlinear c ritic a l speed o f a vehicle w ith a fle x ib le body is slig h tly low er than that o f a rig id body ve h icle.W heelset w ith fle x ib le body has some influences on vehicle s ta b ility and curving perform ance.Key words：railw ay ve h icle;fle x ib le w heelset;rig id-fle x ib le coupling;dynam ics;fin ite elem ent车辆系统动力学性能包含车辆行驶的平稳性、安全性及曲线通过能力等,其动力学行为直接影响到乘车舒适性和车辆的运行安全m。

转向架柔性构架对高速车辆系统动力学的影响研究

转向架柔性构架对高速车辆系统动力学的影响研究转向架柔性构架对高速车辆系统动力学的影响研究引言：随着科技的不断发展，高速车辆的运行速度不断提升，对车辆系统动力学的研究也变得越来越重要。

而车辆的转向系统作为车辆动力学的关键部分，其结构与性能对整个车辆的操控性能和乘坐舒适性有着重要影响。

本文将探讨转向架柔性构架对高速车辆系统动力学的影响。

一、转向架的构架及特点转向架，作为车辆的主要运动部件之一，负责转向、悬挂和支撑车身。

传统的转向架通常采用刚性结构，这种结构对车辆系统动力学产生着明显的影响。

而柔性构架，即在转向架上增加柔性部件，能够改善车辆的行驶稳定性，提高操控行为。

二、高速车辆系统动力学特点高速车辆的系统动力学表现出一些特点，包括高速稳定性、操控性能和乘坐舒适性等。

高速稳定性是车辆在高速行驶过程中保持稳定性的能力；操控性能是指车辆在不同路况和驾驶操作下的操控灵活性和精确性；乘坐舒适性是指车辆在高速行驶时给乘坐者带来的平稳和舒适的感觉。

三、转向架柔性构架对高速车辆系统动力学的影响1. 高速稳定性影响转向架柔性构架能够有效减小车辆在高速行驶中的振动和倾斜。

柔性构架的应用使得车辆在高速行驶时更加稳定，减小了侧倾和转向时的偏移量，提高了转向的准确性和稳定性。

这对于高速行驶中的安全性至关重要。

2. 操控性能影响转向架柔性构架能够增加转向时的反馈性和灵敏性，提高操控的反应速度和准确性。

柔性构架的存在可以降低转向的助力比，使得驾驶员在操控时能够更好地感受到车辆的运动状态，并做出准确的操控动作。

3. 乘坐舒适性影响转向架柔性构架的应用改善了车辆在高速行驶时的乘坐舒适性。

柔性构架能够有效减小车辆通过路面颠簸带来的冲击和振动，提高乘坐的平稳性和舒适性，减少疲劳感。

四、其他影响因素除了转向架的柔性构架，其他因素也会对高速车辆系统动力学产生影响。

例如，车辆的质量、悬挂结构、轮胎选择等都会影响车辆的操控性能和乘坐舒适性。

这些因素需要在研究中进行综合考虑。

轮对柔性对高速列车曲线通过性能影响研究

轮对柔性对高速列车曲线通过性能影响研究轮对柔性对高速列车曲线通过性能影响研究摘要：随着高速列车运行速度的提升，曲线通过性能对列车的安全性和运行效率具有重要影响。

而轮对柔性作为影响曲线通过性能的关键因素之一，引起了学术界和工程界的广泛关注与研究。

本文通过概念介绍、理论分析和仿真模拟的方式，深入探讨了轮对柔性对高速列车曲线通过性能的影响，为未来高速列车设计和运行提供理论参考。

1. 引言高速列车的曲线通过性能是指列车在曲线轨道上行驶时受到的侧向力和转向架响应的能力。

在高速运行过程中，曲线通过性能的好坏直接关系到列车行驶的稳定性和乘客的舒适度。

因此，研究轮对柔性对高速列车曲线通过性能的影响具有重要实际意义。

2. 轮对柔性的概念轮对柔性是指车轮和车轴之间由于弹性变形所产生的相对位移。

车轮的柔性主要受到车轮结构、材料以及制造工艺等因素的影响。

轮对柔性在运行过程中会受到外界力的作用，产生侧向位移，影响列车的动力学行为和曲线通过性能。

3. 轮对柔性对曲线通过性能的影响（1）曲线通过力分析：列车行驶在曲线上时，车轮受到了侧向力的作用，这个作用力会引起轮对柔性的相对位移。

相对位移的大小和方向会影响列车行驶的稳定性、轮轨动力学性能和横向刚度等参数。

（2）曲线通过稳定性分析：轮对柔性对曲线通过稳定性有重要影响。

适当的轮对柔性可以减小曲线通过力和侧向位移，提高列车稳定性。

但是过大的轮对柔性会导致车轮与轨道的侧向接触力降低，增加了脱轨的风险。

（3）曲线通过舒适度分析：轮对柔性的合理设计对减小列车在曲线运行过程中的横向加速度和侧向振动有显著效果，提高了乘客的舒适度。

4. 轮对柔性影响因素分析（1）车轮结构：车轮直径、轮缘高度和轮缘倾角等结构参数对轮对柔性有较大影响。

（2）材料：车轮材料的强度和刚度会影响轮对柔性的大小和变形程度。

（3）制造工艺：车轮的制造工艺对轮对柔性的均匀性和稳定性有重要影响。

（4）曲线参数：曲线半径、坡度、曲线长度等因素也会对轮对柔性的影响产生一定影响。

轮对柔性对车辆动态曲线通过性能的影响研究

OL] . PLOS ONE, 2来自13, 8 ( 8 ) : e70370. [ 2018 - 10 - 18 ] .
属性约简[ J] . 控制与决策,2016,31(7) :1199 1205.
https: / / doi. org / 10郾 137 / journal. pone. 0070370.
vehicle system, the wheelset flexibly processed by ANSYS is transferred into UM, and high鄄speed vehicle
收稿日期:2018 10 11;修回日期:2018 11 16 基金项目:国家自然科学基金 (11462011,11732014) ;甘肃省自然科学基金(18JR3RA118,17JR5RA098) ;甘肃省教育厅高等学校科研项目 (2018A鄄024)
( 兰州交通大学机电工程学院,兰州摇 730070)
摘摇要:为了研究车辆系统中轮对的弹性效应对车辆动态曲线通过性能的影响,运用多体系统刚柔耦合动力学理论,通过有限元软件 ANSYS 将轮对柔性化处理后导入多体动力学软件 UM 中,建立考虑轮对为柔性的某型高速车辆刚柔耦合动力学模型,研究轮对柔性对高速车辆动态曲线通过的各项安全性能指标及平稳性的影响,对比分析不同工况下轮对刚性与柔性对高速车辆动态曲线通过时的动力学响应。结果表明:刚柔耦合动力学模型的脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和垂向平稳性指数较多刚体动力学模型均有不同程度的降低,而轮轨接触角、轮对侧滚角位移和横向平稳性指数较多刚体动力学模型有所升高。考虑轮对的弹性效应对车辆动态曲线通过性能有一定的影响,柔性轮对较刚性轮对更能真实地反映车辆系统的动力学性能。关键词:车辆系统; 弹性效应; 曲线通过; 刚柔耦合; 柔性轮对; 安全性; 平稳性中图分类号:U260郾 11; U271郾 91摇摇文献标识码:A摇摇 DOI:10. 13238 / j. issn. 1004-2954. 201810110006

轮毂结构的动力学性能与疲劳特性分析

轮毂结构的动力学性能与疲劳特性分析轮毂是汽车重要的组成部分之一，其结构的动力学性能和疲劳特性对车辆的安全性和可靠性至关重要。

本文将对轮毂结构的动力学性能和疲劳特性进行分析和研究。

1. 轮毂结构动力学性能分析轮毂结构的动力学性能主要指的是在车辆行驶过程中，轮毂受到的载荷、振动和冲击的能力。

这取决于轮毂的设计、材料、加工工艺和装配质量等因素。

1.1 轮毂载荷分析轮毂在车辆行驶过程中承受来自道路的各种载荷，包括径向载荷、切向载荷、弯矩载荷等。

轮毂必须能够承受这些载荷，并保持结构的稳定性与完整性。

在轮毂的设计中，需要合理选择材料和结构形式来满足车辆行驶过程中的各种载荷需求。

1.2 轮毂振动分析轮毂在车辆行驶过程中会受到来自车辆悬挂系统、车轮胎等的振动载荷。

这些振动载荷会导致轮毂本身发生振动，进而影响整个车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性。

因此，轮毂的设计需要考虑减振措施，如增加轮毂的刚度和加装减振器。

1.3 轮毂冲击分析在某些情况下，轮毂可能会受到来自道路的冲击载荷，例如行驶过程中遇到凹凸不平的路面或碰到路障等。

这些冲击载荷会对轮毂造成严重的应力和变形，甚至导致轮毂的破损和失效。

因此，在轮毂的设计中，需要合理选择材料和增加结构强度，以提高轮毂对冲击载荷的抵抗能力。

2. 轮毂结构疲劳特性分析轮毂在车辆行驶过程中会受到长期连续的载荷作用，这会导致材料的疲劳损伤和失效。

轮毂结构的疲劳特性是指轮毂在长期使用过程中的抗疲劳性能。

2.1 轮毂疲劳寿命分析轮毂的疲劳寿命是指轮毂在特定载荷条件下能够安全运行的时间。

轮毂的疲劳寿命与材料的疲劳强度和结构的疲劳强度有关。

在轮毂的设计中，需要进行疲劳寿命分析，以确保轮毂能够在整个使用寿命期间保持安全可靠的性能。

2.2 轮毂的疲劳损伤分析轮毂在长期使用过程中，由于载荷的作用会导致材料的疲劳损伤，例如裂纹的产生和扩展等。

轮毂的疲劳损伤会对结构的完整性和性能产生负面的影响。

因此，在轮毂的设计中，需要进行疲劳损伤分析，以确定结构中可能出现的疲劳损伤位置和程度，并采取相应的措施进行修复或更换。

刚柔耦合车辆动力学动态响应分析

刚柔耦合车辆动力学动态响应分析∗张成功【摘要】为了分析弹性车体结构振动特性及对曲线通过能力的影响，用运多体动力学建模仿真软件SIMPACK分别建立某型动车组刚性动力学仿真模型和柔性车体与刚性走行部耦合动力学仿真模型，通过对两种模型的垂向和横向动力学动态响应进行比较和分析。

结果表明，刚柔耦合模型车体振动加速度均方值( RMS)和Sperling指标均较多刚体模型大，曲线通过能力减小。

%In order to analyze the vibration characteristics of the elastic body and the influence of the vibration response and curving performance of the frame and wheels, The dynamic simulation models of a certain type of EMU about the rigid and the coupling of a flexible body and the rigid running gear are established by the multi-body dynamics simulation software SIM-PACK. After comparing and analyzing the vertical and lateral dynamics performance of the two models, the result is showed that rigid-flexible coupling model vehicle acceleration mean square ( RMS) and Sperling indicators are relatively large rigid body model, and also curving performance has been reduced.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2016(029)002【总页数】3页(P12-14)【关键词】耦合模型;垂向与横向;曲线性能【作者】张成功【作者单位】兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】TH132.41高速车辆车体的轻量化能够有效的降低轮轨之间的作用力，减少制造费用，节约能源，为了实现车体轻量化目标，中空铝合金或轻质不锈钢等材料被广泛的应用到车体的制造中，但是车体的轻量化往往引起了车体振动的变化，旅客乘坐舒适性有所下降[1]；再者，随运行速度的不断提高，车辆运行的平稳性、舒适性和安全性也受到了一定的影响[2-4]；所以，轨道车辆随着高速化和轻量化的快速发展，将车体考虑成刚性模型已经不能满足研究和分析车体动力学的需求，而考虑车体弹性变形的柔性车体模型将对车体振动的仿真研究更加准确和符合实际。

考虑轮对高速旋转和柔性的车辆轨道耦合系统动力学研究

考虑轮对高速旋转和柔性的车辆轨道耦合系统动力学研究摘要城市的发展、人民生活水平的提高离不开便捷的交通，而铁路车辆的提速正是解决公路交通拥堵的有效手段。

然而车辆速度的提高受到多方面条件的限制，因为速度的提高存在引发更大噪声以及恶化轮轨表面状态，对轮轨振动、噪声及轮轨非均匀磨耗等中高频现象形成和发展的研究迫在眉睫，因此，建立能够研究此类问题的车辆/轨道高频刚柔耦合动力学的模型成为了解决该类问题的关键。

本文建立的能够考虑旋转效应以及中高频结构柔性的轮对模型为解决这类问题提供了理论基础。

由于问题研究的复杂性，按从简到难的次序，本文轮对的柔性建模分为三个部分进行。

首先，为分析轮对轴前几阶弯曲的影响，轮轴模拟为Euler-Bernoulli梁，左右车轮被模拟为固定在轮轴上的刚体，基于Euler-Bernoulli梁弯曲振动理论建立了在平行轨道平面和垂直轨道中心线平面内的轮轴弯曲振动方程。

利用模态叠加法进行求解，其中的关键在于计算在此约束条件下的轮轴弯曲模态。

之后，建立了与该柔性轮对模型相适应的轮轨空间接触几何模型，即考虑了轮轴弯曲对轮轨接触关系的影响。

轮轴变形后，基于左右车轮所在的横截面（或车轮滚动圆面）始终垂直于轮轴的假设，确定左右车轮的空间位置，这是此接触模型的关键。

其次，为分析更高频率的轮对柔性特征，利用有限元方法建立了轮对的柔性变形方程，考虑除轮轴弯曲之外的车轮伞形模态（车轮轴向模态）、车轮多节径模态等高频柔性变形。

同样的，为描述这些轮对柔性变形对轮轨接触空间几何关系的影响，建立了相应的轮轨接触计算模型。

由于在5000Hz以内的轮对变形模态存在一个特点，即车轮轮辋区域沿车轮直径剖面轮廓始终不变，因此，引入虚拟刚性轮对，把柔性轮对与钢轨接触问题转化为虚拟刚性轮对与钢轨接触问题，那么虚拟刚性轮对的空间运动情况的确定成为问题的关键。

最后，建立了能够考虑轮对旋转效应的柔性轮对动力学模型，本文在欧拉坐标系中利用拉格朗日方程和模态叠加法建立并求解轮对的运动方程，此坐标系不随轮对的旋转而旋转。

考虑柔性轨道的高速客车动力学分析及振动控制研究

考虑柔性轨道的高速客车动力学分析及振动控制研究柔性轨道的高速客车动力学分析及振动控制研究是目前交通运输领域的热点之一、随着高速铁路的发展，人们对高速列车的安全性和乘坐舒适性的要求也越来越高。

而柔性轨道所带来的振动问题是影响列车运行安全和乘坐舒适性的重要因素之一、因此，对柔性轨道的高速客车动力学分析及振动控制的研究具有重要的理论和实际意义。

高速客车的动力学分析是研究高速列车在运行状态下的力学特性。

通过对列车的动力学特性进行分析，可以评估列车的运行安全性，为列车的设计和运行提供科学依据。

柔性轨道的弯曲和纵向刚度较低，会导致列车在运行过程中发生振动。

因此，高速客车动力学分析需要考虑列车受到的外部激励以及列车本身的振动特性。

针对柔性轨道高速客车的振动问题，需要进行振动控制研究。

振动控制是通过调整列车的动力学参数和采取相应的控制措施，减小列车振动，提高列车的乘坐舒适性。

常见的振动控制措施包括调整轮轨间隙、设置减振装置等。

在柔性轨道的高速客车动力学分析及振动控制的研究中，需要进行相关的数值模拟和实验研究。

数值模拟可以通过建立适当的数学模型，模拟列车在柔性轨道上的运行状态，并对列车动力学特性和振动响应进行分析。

实验研究可以通过在实际轨道上进行试验，测量列车的振动响应，并验证数值模拟结果的准确性。

在研究中应该考虑以下几个方面。

首先，需要详细了解柔性轨道的特性，包括弯曲和纵向刚度等参数。

其次，需要建立适当的数学模型，包括列车和柔性轨道的动力学模型。

然后，通过数值模拟和实验研究，分析列车在柔性轨道上的振动特性和振动影响因素。

最后，根据研究结果，提出相应的振动控制措施，减小列车的振动，提高乘坐舒适性。

总之，柔性轨道的高速客车动力学分析及振动控制研究是一个重要的课题。

通过对列车动力学特性和振动响应的分析，可以提高列车的运行安全性和乘坐舒适性。

为了实现这一目标，需要进行相关的数值模拟和实验研究，并采取相应的振动控制措施。

柔性车体与构架对车辆振动响应的影响分析

柔性车体与构架对车辆振动响应的影响分析
田洪雷;孙维光;谷理想;肖守讷;李凯
【期刊名称】《机械设计》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】文中为在车辆多体动力学仿真中将车体和构架考虑成柔性体,使用有限元子结构分析,对车体和构架有限元模型进行缩减。

通过刚柔耦合多体动力学仿真,获得车辆线路实际测点处振动加速度响应,并与实测数据进行对比,研究柔性车体与构架对车辆振动响应的影响。

研究结果表明:相对于多刚体动力学模型,将车体和构架柔性化处理后进行仿真,车辆在更多频率处的振动响应会增大,计算得到的测点振动加速度均方根值也更大,与实测数据更接近,证明了在进行车辆系统动力学分析时将车体和构架考虑为柔性体的必要性。

【总页数】5页(P178-182)
【作者】田洪雷;孙维光;谷理想;肖守讷;李凯
【作者单位】中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心;西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U270.11
【相关文献】
1.弹性构架对车辆系统振动响应的影响
2.构架柔性对车辆振动特性的影响
3.基于构架状态测量的轨道车辆车体横向振动估计
4.柔性构架对车辆振动性能及运行安全性的影响研究
5.柔性车体与构架对车辆运行平稳性的影响研究
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211221319_柔性轮对及车轮多边形对高速铁路轮轨系统动力响应的影响

运营管理柔性轮对及车轮多边形对高速铁路轮轨系统动力响应的影响孙林林1，艾佳华2，高睿3，张丽君4，崔树坤1（1.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京100081；2.北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044；3.中国铁路国际有限公司工程管理部，北京100038；4.北京中铁科轨道交通安全技术有限公司，北京100081）摘要：基于刚柔耦合动力学理论建立柔性轮对车辆-轨道刚柔耦合动力学模型，结合现场实测轴箱加速度验证了模型的可靠性。

采用谐波叠加法模拟车轮多边形，对比了有无车轮多边形对轮对振动加速度的影响。

在此基础上，分析了车轮多边形参数（如多边形阶次、幅值变化）对轮轨系统振动的影响。

结果表明，车轮多边形将导致柔性轮对垂向加速度显著增大；与刚性轮对模型相比，柔性轮对及转向架的垂向加速度显著增大，此时多边形激振频率（674 Hz）成为影响其垂向振动的主要因素；轮对垂向加速度随多边形阶次的增加先增大再减小，当车轮多边形阶次为20阶时，轮对垂向加速度达到最大值；钢轨垂向加速度随多边形阶次的增加而增大；轮对垂向加速度、钢轨垂向加速度随多边形幅值的增大而增大。

关键词：高速铁路；轮轨系统；刚柔耦合模型；柔性轮对；车轮多边形；动力响应中图分类号：U211.5 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）05-0104-07DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2022.12.28.0010 引言车轮多边形是车轮周期性磨耗的表现，会对高速铁路轮轨系统的振动产生显著影响，因此研究车轮多边形对车辆及轨道系统动力响应的影响是轮轨关系领域的热点问题之一［1-3］。

对于高速运行的动车组而言，高阶多边形引起的振动频率约为500 Hz，有可能导致车辆运行过程中轮对弹性剧烈振动，从而影响动车组的运行安全，因此柔性轮对和车轮多边形对于研究车辆-轨道系统的中高频振动特性具有重要意义。

柔性因素对高速客车动态性能的影响

文章编号：2095-6835（2023）01-0074-04柔性因素对高速客车动态性能的影响分析张曹辉（西安铁路职业技术学院，陕西西安710026）摘要：为了分析柔性构架对车辆系统非线性临界速度、运行安全性、平稳性的影响，采用ANSYS建立了构架的弹性体，并且借助UM多体动力学仿真软件，建立了CRH2型车的刚柔耦合动力学模型。

仿真分析表明，构架考虑为柔性体后，其振动加速度幅值大于刚性构架，且考虑构架的弹性变形效应后，车辆系统的非线性临界速度略微增大，脱轨系数增大，轮重减载率减小，车辆系统的横向Sperling指数和垂向Sperling指数增大。

关键词：柔性构架；安全性；平稳性；动力学中图分类号：U271.91文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.01.021中国标准动车组“复兴号”的运营，标志着中国高速铁路技术实现了跨越式发展，随着中国高速列车运行时速的不断提高，为降低车辆自重，车体、构架等主要部件均采取轻量化设计。

然而，轻量化设计往往会引起车辆结构刚度的下降，高速列车速度的提高会使轮轨间存在的轨道激励频率范围变宽[1]。

这种轮轨之间高频率的相互作用会激发一些刚度较低的结构发生弹性振动，横向和纵向车辆的振动幅度加大，振动频率增加。

通过一系悬挂形成轮对与构架之间的相互作用、二系悬挂形成构架与车体之间的相互作用，车辆系统发生高频振动，从而影响高速列车的动力学性能[2]。

在进行高速工况下的动力学分析时，由于车辆系统部件间相互耦合的影响，使得传统的将车辆的各个部件考虑为刚性体的动力学分析方法无法准确地反映车辆的动力学性能[3-5]。

为了研究构架柔性对车辆系统动力学的影响[6-9]，本文首先借助UM多体动力学仿真软件建立CRH2型车多刚体模型，利用ANSYS建立了构架的柔性体，然后导入UM中建立车辆的刚柔耦合模型[10-15]，最后仿真计算以获得不同工况下刚性构架和柔性构架的动力学特性。

柔性轮胎及摩擦力对永磁悬浮车辆动力性能的影响

柔性轮胎及摩擦力对永磁悬浮车辆动力性能的影响王文;邓斌;邓自刚;霍文彪;尹智慧【摘要】针对永磁悬浮车辆,考虑永磁悬浮力、横向力、柔性轮胎及摩擦力特性对整车的影响,通过A级路面不平顺谱建立了车辆-轮胎-轨道耦合动力学模型,利用仿真软件分析了几种不同特性的轮胎对车辆振动的影响.结果表明:永磁悬浮车辆整车的振动是一个复杂的运动,柔性轮胎及摩擦力能有效减小振动,轮胎的弹性模量对垂直浮沉振动影响小,对横向偏移振动有一定的影响.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2019(022)005【总页数】5页(P76-79,84)【关键词】永磁悬浮车辆;耦合动力学模型;仿真分析;轨道不平顺;柔性轮胎【作者】王文;邓斌;邓自刚;霍文彪;尹智慧【作者单位】西南交通大学机械工程学院,610031,成都;西南交通大学机械工程学院,610031,成都;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,610031,成都;中车唐山机车车辆有限公司,唐山,063035;中车唐山机车车辆有限公司,唐山,063035【正文语种】中文【中图分类】U270.1;U237许多学者对磁浮车辆的动力性能进行了研究：文献[1-3]在基于车辆-轨道耦合振动模型下对振动进行了仿真分析;文献[4-5]建立了车辆-轨道-控制系统的耦合动力学模型;文献[6]研究了列车运行过程中的动态磁轨关系等。

但在目前可查的文献中，对永磁悬浮车辆的研究相对较少，其原因在于永磁悬浮的振动明显、磁场调节困难，相对于电磁悬浮更难应用在轨道交通之中。

本文针对永磁悬浮车辆，在考虑垂直与横向振动特性的情况下，建立车辆-轮胎-轨道耦合振动动力学模型，研究摩擦力及不同特性的轮胎对车辆动力性能的影响。

1 永磁悬浮车辆动力学模型永磁悬浮不仅有悬浮力，还存在着横向力。

当永磁体在横向上有偏移时，横向力会使永磁体的偏移位移持续增大,即横向不稳定。

因此，消除悬浮力带来的振动及克服横向偏移对于永磁悬浮是必不可少的。