柔性轮对结构振动对车辆动力学性能的影响

为研究轮对柔性对车辆动力学的影响,建立高速列车轮对的有限元模型,对轮对进行自由模态分析.通过模态综合法获取柔性轮对模态信息,应用多体系统动力学理论建立柔性轮对-刚性轨道接触力学模型;建立包含高速旋转柔性轮对的车辆-轨道耦合动力学模型,研究高速列车在直线和曲线通过时轮对结构振动对车辆动力学性能的影响.结果表明:轮对的结构振动对轮轨接触点位置、蠕滑率、蠕滑力和脱轨因数等均产生较明显的影响,但是对轮重减载率影响较小,因此应采用更加精确的柔性轮轨耦合模型研究轮轨相互作用、轮轨滚动接触疲劳和轮轨噪声等.     

钢轨波磨对地铁车辆动力学响应的影响

建立地铁车辆-轨道耦合动力学模型,将钢轨视为弹性离散点支撑的无限长Timoshenko梁,将实测钢轨短波波磨不平顺数据作为不平顺激励.通过数值计算得到在科隆蛋扣件线路上不平顺发展过程中车辆动力学响应的变化情况.随着短波波磨不平顺幅值的增大,轮对和转向架的横、垂向加速度以及轮轨横、垂向力均呈增大趋势,且受不平顺程度的影响较大.结果表明钢轨波磨主要影响车辆系统的垂向振动.     

轨道车辆动力学与控制研究进展

作为动力学与控制学科的一个分支,车辆动力学与控制方向的研究近年来一直很受重视。轮轨式轨道车辆在基础研究、技术攻关和产品研发等领域不断取得重要进展,这得益于近20年来我国轨道交通领域的快速发展和国家科技部门的大力支持。本文从我国轮轨式轨道车辆的发展趋势、特点和运营过程中遇到的主要问题等研究角度出发,重点介绍了轨道车辆的载荷分析与减振降噪方法,轨道车辆动力学建模、计算方法和新型结构的动态设计,以及轨道车辆关键旋转部件的状态识别等三个方面的研究成果。这些成果在一定程度上反映了作者们目前所关注的问题和拟解决途径,希望能给轨道车辆动力学与控制领域的其他研究者们提供一些借鉴和参考。     

带柔性天线卫星机动过程动力学分析

基于刚柔耦合动力学模型仿真分析卫星机动过程的动力学特性.模型将天线上的柔性金属网近似成阻尼弹簧模型,将径向肋刚化并等效其柔性为径向肋根部的扭簧转角;利用该简化模型研究了卫星机动过程中径向肋和金属网的柔性对卫星姿态的影响.通过仿真分析天线卫星系统在不同结构参数情况以及不同驱动力作用下的卫星机动过程动力学特性,对比分析得出：提高径向肋的固有频率,增加金属网以及增大径向肋扭簧的阻尼能有效降低刚柔耦合问题对卫星本体姿态的影响.     

中心刚体-柔性梁刚柔耦合动力学模型降阶研究

有限单元法被广泛的采用来描述柔性体的弹性变形,然而有限元节点坐标数目庞大,将会给动力学方程求解带来巨大的计算负担.如何降低柔性体的自由度,是当前柔性多体系统动力学研究的一个重要命题.本文以中心刚体-柔性梁系统为例,采用Krylov方法和模态方法进行降价.然后分别采用有限元全模型、Krylov降阶模型和模态降阶模型,对中心刚体-柔性梁进行刚-柔耦合动力学仿真.仿真结果表明,与采用模态降阶方法相比,采用Krylov模型降阶方法只需要较低的自由度,就可以得到与采用有限元方法完全一致的结果.说明Krylov模型降阶方法能够有效的用于柔性多体系统的模型降价研究.     

基于不同线路条件下的车辆动力学性能分析

随着我国在既有线上的线路改造和载运量的不断增加,对线路参数的设计要求也随之提高。应用动力学方法建立车辆-轨道系统动力学模型,研究不同曲线半径和线路激励对车辆动力学性能的影响。研究结果表明：增加曲线半径有利于增加车辆曲线通过安全性,车辆经过曲线线路连接处时脱轨概率变大,驶入曲线时的脱轨系数明显高于驶出曲线,重点考虑曲线线路连接位置处的车辆通过速度以及车辆运行状态;适当增加曲线半径可以减少轮轨间磨耗,有效降低磨耗速度;轨道激励变化对车辆临界速度的影响较大,应根据实际运行工况模拟得出最佳临界速度范围。     

刚柔耦合特种车辆越障行驶动力学分析及悬架优化

考虑炮管柔性,建立了某轮式特种车辆的刚柔耦合整车动力学模型,并与刚性车辆模型进行对比,分析了刚柔耦合建模对炮管响应的影响;然后计算了该车通过垂直凸台障碍路面的极限高度,分析了刚柔耦合特种车辆通过凸台障碍路面时的动力学特性.以车辆质心垂向加速度为优化目标,悬架刚度和阻尼为优化参数,对悬架进行优化.结果表明,炮管的弹性变形对炮口垂向和水平方向线位移、线速度和角速度的影响显著,建模中有必要考虑炮管柔性,以更准确地计算车辆响应;低速行驶、小的凸台高度,对减小车辆振动有利,在各种工况参数下炮管的垂向振动都比车体振动剧烈;单侧轮通过障碍可以减小路面对整车的冲击,双侧轮通过障碍可以提高车辆稳定性并减小炮管振动;悬架优化后整车和炮管的垂向加速度都明显降低,车辆平顺性得到有效改善.     

车辆-轨道耦合系统中基于变参数的三维图形仿真研究

建立一个随参数改变而改变的三维可视模型。是机车车辆-轨道耦合系统动力学可视化的一个急待解决的重要问题，文中将可视化，三维建模技术引入机车车辆-轨道耦合动力学仿真中，系统地研究了机车车辆轨道耦合系统的基于变参数的三维图形仿真的方法，综合建立了车辆模型的动态装配三维图形系统，直、曲线轨道的三维离散结构等，为机车车辆-轨道耦合动力学仿真建立了一个有效的可视化综合仿真平台。     

不同线路条件对车辆动力学性能的影响

为探查不同曲线半径和线路激励对车辆动力学性能的影响,应用动力学方法建立车辆-轨道系统动力学模型,计算各动力学评价指标的变化情况.研究结果表明:增加曲线半径有利于增加车辆通过曲线的安全性;车辆经过曲线线路连接处时脱轨概率较大,可重点考虑曲线线路连接位置车辆的运行状态;适当增大曲线半径可以减少轮轨间磨耗,有效降低车轮与轨道的磨耗速度;轨道激励变化对车辆临界速度的影响较大,可根据实际运行工况计算最佳临界速度范围.     

高速履带车辆主动轮动态应力仿真分析研究

为研究高速履带车辆主动轮的动态应力强度优化问题,由于车辆在运动中承受交变载荷,主动轮受力较强.为改进结构强度,提出建立履带车辆多体动力学模型和车“履带板一主动轮”的单齿、多齿啮合模型以及刚柔耦合,对务工况设定进行了动态应力仿真.结果表明,履带车辆主动轮齿圈齿根处以及固定螺栓孔壁应力较大且在轮齿边缘部位存在应力集中.通过仿真,结果证明轮齿的受力不会对轮齿的应力产生影响,可为高速履带车辆行驶系统的结构设计及优化提供依据.     

A Perturbation Method for Dynamic Analysis and Simulation of Flexible Manipulators

This paper presents a perturbation method for the dynamicsimulation of flexible manipulators. In this method thevibrational motion of the manipulator is modeled as a first-orderperturbation of the nominal rigid link motion. For that purposethe flexible dynamic model is split into two parts. A rigidifiedsystem describes the nominal rigid link motion of themanipulator. A linear system linearized about the nominaltrajectory describes the vibrational motion. These equations arecomputationally more efficient than the non-linear dynamicequations and offer more insight in the dynamic phenomena of thesystem. The method is based on a full non-linear finite elementformulation which treats the general case of coupled largedisplacements motion and small elastic motion. A planar one linkmanipulator and a spatial two link manipulator with flexiblelinks are used for case studies. A comparison is made between thenon-linear and the perturbation analyzes. The perturbation methodappears to be a very efficient approach for dynamic analyzes offlexible manipulators and yields accurate results even forsystems with low frequency elastic modes.     

铁道车辆减振器的数字设计

应用适用于现代车辆悬挂系统的设计与制造的液压减振器动态数学模型,有效描述研究模型参数与减振器的内部结构、零部件设置与减振器动态特性的关系. 将液压减振器动态数学模型作为用户模型加入MSC Adams,进行车辆系统动力学数值仿真研究. 以提速客车转向架CW 200为实例,应用液压减振器动态数学模型进行车辆悬挂系统参数的数值优化研究. 线路试验表明,应用新研制的减振器可明显改进车辆系统动力学性能.     

基于刚柔耦合模型的仿生鸭机器人运动分析

通过Hypermesh有限元软件及Adams动力学软件建立了所设计的一种仿生鸭机器人的刚柔耦合模型以更好地模拟真实的运行工况.计算了小腿的动态受力及形变情况,并分析了影响蹼足运动参数的两种因素,即小腿结构是否形变及腿部关节摩擦系数.结果表明：在机器人运行过程中,小腿满足强度和刚度要求;小腿形变导致的蹼足运动学参数误差会使机器人运行时的精确性变差;对关节进行润滑可以减小机器人移动时受到的冲击.仿真计算结果可为后续机器人结构优化提供数据参考.     

基于xPC Target的汽车动力学HiL仿真系统设计

目前,汽车工业进入了一个高速发展的阶段,汽车从设计到上市,周期越来越短,而汽车的设计和研发是一项非常复杂且耗资巨大的工程,尤其是一些实车实验,不仅复杂而且带有一定危险性.为了方便汽车研发工作,缩短研发周期,运用xPC Target和veDYNA等软件开发工具,结合方向盘转角传感器、油门踏板传感器和制动踏板传感器等硬件工...     

Complex Flexible Multibody Systems with Application to Vehicle Dynamics

A formulation to describe the linear elastodynamics offlexible multibody systems is presented in this paper. By using a lumpedmass formulation the flexible body mass is represented by a collectionof point masses with rotational inertia. Furthermore, the bodydeformations are described with respect to a body-fixed coordinateframe. The coupling between the flexible body deformation and its rigidbody motion is completely preserved independently of the methods used todescribe the body flexibility. In particular, if the finite elementmethod is chosen for this purpose only the standard finite elementparameters obtained from any commercial finite element code are used inthe methodology. In this manner, not only the analyst can use any typeof finite elements in the multibody model but the same finite elementmodel can be used to evaluate the structural integrity of any systemcomponent also. To deal with complex-shaped structural models offlexible bodies it is necessary to reduce the number of generalizedcoordinates to a reasonable dimension. This is achieved with thecomponent mode synthesis at the cost of specializing the formulation toflexible multibody models experiencing linear elastic deformations only.Structural damping is introduced to achieve better numerical performancewithout compromising the quality of the results. The motions of therigid body and flexible body reference frames are described usingCartesian coordinates. The kinematic constraints between the differentsystem components are evaluated in terms of this set of generalizedcoordinates. The equations of motion of the flexible multibody systemare solved by using the augmented Lagrangean method and a sparse matrixsolver. Finally, the methodology is applied to model a vehicle with acomplex flexible chassis, simulated in typical handling scenarios. Theresults of the simulations are discussed in terms of their numericalprecision and efficiency.     

轨道车辆牵引电机负载模拟系统建模及仿真

在轨道牵引系统研究中,真车试验有着成本高、周期长、实现困难等诸多缺点,而搭建轨道车辆牵引电机负载模拟平台就可弥补这些缺点。本文提出了搭建交流电机——直流电机负载模拟平台的方法,推导出了牵引电机轴上的等效负载转矩及等效负载惯量,并基于高速动车组CRH2搭建了负载模拟平台Matlab/Simulink仿真模型。     

一种轨道交通车辆用蓄电池组的测控系统

介绍了一种用于轨道交通车辆蓄电池组的测控系统,它可以监测蓄电池状态,控制蓄电池的充电过程。还详细说明了测控系统的系统结构和蓄电池管理方法。     

Dynamic Simulation of Planar Flexible Link Manipulators using Adaptive Modal Integration

In this paper a modal integration method is proposed for analyzingthe dynamic behavior of multi-link planar flexible manipulators. Anon-linear finite element method is employed to derive theequations of motion in terms of a mixed set of generalizedcoordinates of the manipulator with rigid links and deformationparameters that characterize flexible deformations of the links.Using a perturbation method the vibrational motion of themanipulator is modeled as a first-order perturbation of thenon-linear nominal rigid link motion. For that purpose theflexible dynamic manipulator model is split into two parts. Arigidified model describes the nominal rigid link motion. Alinear system linearized about the nominal trajectory describesthe vibrational motion. In order to reduce the dimension of thelinearized system, a modal reduction technique is proposed. Thenmodal integration can be applied using only a small number of lowfrequency modes. The mode-acceleration concept is used to accountfor the pseudo static contribution of the high frequency modes.Applied to the motion of a manipulator mechanism the method isreferred to as adaptive modal integration since thetime-varying nature of the mode shape functions is taken intoaccount.A flexible two-link manipulator is analyzed to illustrate theperformance of the solution method. Comparisons between solutionsutilizing non-linear and perturbation analyzes with and withoutmodal integration show a good agreement. In a simulation with onlya few modes the accuracy is kept, whereas the computation time isdrastically reduced.