基于SIMPACK的扁疤车轮轮轨冲击力学特性分析

为研究高速列车车轮多处扁疤引起的动力学问题,建立了CRH2型动车组的车辆-轨道动力学模型及车轮扁疤模型。采用变轮径扁疤模拟法,分析单处和两处扁疤的车轮引起的轮轨冲击响应,确定车轮两处扁疤时的扁疤长度、车速及扁疤间夹角变化对轮轨冲击的影响,进而确定CRH2型动车组安全运行时车轮扁疤限值,为高速动车组列车的行车安全提供了依据。     

车轮扁疤所引起的车辆系统振动特性分析

车轮扁疤所诱发的轮对弹性变形会导致车辆系统部件振动加速度增大,但目前相关研究主要采取刚体动力学模型。为更准确研究车轮扁疤对高速车辆振动特性的影响,在目前成熟且广泛已知的车辆-轨道耦合模型和车辆系统刚柔耦合模型的基础上,综合考虑车辆主要部件的弹性振动和轨道弹性振动的影响,建立改进的车辆-轨道动力学模型。结果表明,在扁疤作用下,轮对弹性变形对轮轨垂向力影响甚微,但对轴箱端盖垂向振动响应影响很大;扁疤所产生的冲击载荷经过转向架或者钢轨的传递作用,会导致同轴另一侧以及转向架同侧处的轮轨力产生小幅值波动;扁疤所在轮对的左右两个轴箱端盖振动加速度要远大于同一转向架的其他两处;在低速时,车轮扁疤对构架端部垂向振动加速度也有着不可忽视的影响。提出的研究成果揭示了车轮扁疤作用下车辆-轨道系统弹性变形的重要性,对车轮状态监控也具有重要意义。     

高速铁路车轮扁疤激扰响应的小波包分解与限值研究

扁疤是轨道交通车辆车轮踏面的典型故障之一,其对于列车运行的平稳性和安全性有很大影响。目前尚未对不同速度下的扁疤限值制定统一的标准。本文对动力学仿真计算得到的轮轨力随机响应采用一种全局性的小波包分解处理方法,提取轮轨力随机信号的能量系数作为评判指标,从能量特征的角度研究了不同速度等级下的车轮扁疤安全限值,并与在时域信号中提取轮轨力随机响应的最大值、均值和脉冲因子作为评判扁疤安全限值的方法相比较。结果表明：小波包能量系数从全局性角度描述轮轨力特性,节点能量系数呈线性规律,可作为高速铁路车轮扁疤安全限值的评判指标。研究得出当列车速度在150～250 km/h范围内,扁疤长度应控制在30 mm以内;当列车速度在250～350 km/h范围内,扁疤长度应控制在25 mm以内。     

车轮扁疤状态下的铁路货车动力学表征研究

为研究货车车轮扁疤状态下的动力学表征,为车轮扁疤的间接识别提供理论支撑,建立了配置有转K6转向架的C80铁路货车动力学模型,并推导了扁疤对钢轨的垂向冲击力公式及振动加速度公式,研究了车轮扁疤故障状态下的车轮轮轨力响应、承载鞍振动响应情况,并分析了故障状态下车轮扁疤长度与轮轨垂向力对应关系,为扁疤的故障检测和识别提供基础...     

弹性车轮作用下低地板有轨电车轮轨磨耗研究

为研究使用弹性车轮的车辆踏面以及运行弹性车轮的钢轨磨耗情况,基于Archard磨耗模型建立了轮轨磨耗预测模型,对不同轨道不平顺条件、不同曲线半径条件下的车轮踏面以及钢轨磨耗情况进行了分析.对比分析弹性车轮和刚性车轮,结果表明:在线路较差的情况下,弹性车轮具有更好的降磨效果;弹性车轮在曲线半径较小的线路上对磨耗的降低效果...     

[轮轨磨耗及预测]弹性车轮作用下低地板有轨电车轮轨磨耗研究

为研究使用弹性车轮的车辆踏面以及运行弹性车轮的钢轨磨耗情况,基于Archard磨耗模型建立了轮轨磨耗预测模型,对不同轨道不平顺条件、不同曲线半径条件下的车轮踏面以及钢轨磨耗情况进行了分析。对比分析弹性车轮和刚性车轮,结果表明：在线路较差的情况下,弹性车轮具有更好的降磨效果;弹性车轮在曲线半径较小的线路上对磨耗的降低效果较小,随着曲线半径的增大,弹性车轮的降磨效果明显;运行弹性车轮时比运行刚性车轮时钢轨的最大累积磨耗量减小了33%;弹性车轮对曲线钢轨磨耗有一定的降低作用。     

汽车齿轮动态响应的有限元分析

用有限元法，对某汽车齿轮建立了二维和三维的有限元模型，分别研究在静载荷和冲击载荷作用下齿轮能承受的最大载荷值。得出了不同冲击载荷持续的时间和冲击载荷值对齿轮强度的影响，为齿轮设计提供了一种新的设计方法和理论依据。     

基于轮轨法向间隙的车轮踏面优化方法

为了寻求基于目标的铁路车辆车轮踏面数值优化技术,开发一种考虑轮轨法向间隙参数的车轮踏面优化方法。利用该方法优化我国高速列车车轮LMa型面。并发现优化后的LMa车轮和CHN60钢轨滚动接触接触时,轮轨界面之间具有较好的“共形”特性,这样能有效降低轮轨接触应力以达到降低滚动接触疲劳目的。并用车辆轨道耦合动力学理论分析优化的车轮型面对车辆动态特性的影响。数值结果表明,在不降低车辆动力学性能的情况下,此方法可以有效改善轮轨接触点对分布,降低轮轨接触应力。     

基于有限元分析的汽车车轮结构优化设计

建立了辐板式车轮的优化数学模型。将优化设计方法同有限元分析相结合 ,对 14× 5 .5J辐板式车轮进行了结构优化设计 ,使其在减轻质量的同时 ,受力状况得到显著改善     

基于I-DEAS的摩托车铝合金车轮的有限元分析

有限元分析是机械设计工程师不可缺少的主要工具。文中着重介绍I-DEAS模块下摩托车铝合金车轮的有限元分析过程,并以云图的形式显示应力、应变和变形等计算结果,说明在结构复杂模型的有限元分析中,I-DEAS软件是一种可行、有效的分析工具。     

时频能量谱与VGG16结合的车轮扁疤损伤程度估计方法

为了实现对运营中车辆车轮扁疤损伤程度的实时精准监测,提出了一种时频能量谱与VGG16卷积神经网络相结合的车轮扁疤损伤程度估计方法,该方法通过对车辆运营中轴箱振动加速度信号的分析处理来实时定量估计车轮扁疤的损伤程度。建立了车辆轨道刚柔耦合系统动力学模型和车轮扁疤数学模型,仿真计算不同扁疤损伤工况下的车辆轴箱振动响应。运用形态学滤波器以及完全噪声辅助集合经验模态分解结合Wigner-Ville分布的时频分析方法,将轴箱振动加速度信号滤波降噪后表达在时频能量谱中。构造了VGG16卷积神经网络模型,通过大量车轮扁疤故障数据的时频能量谱构造的训练集来训练VGG16模型。随机仿真若干车轮扁疤工况,对训练完善的VGG16模型进行测试验证。仿真试验表明,运用时频能量谱与VGG16模型结合的方法能准确地估计运营中车辆的车轮扁疤损伤程度,估计误差在1.6 mm内。     

铝车轮设计的有限元分析

随着计算机技术的迅速发展,有限元分析技术在机械设计中得到了越来越广泛的重视和应用。通过有限元分析技术,可以预先发现设计中潜在的问题,增强产品可靠性,并可实现缩短产品开发周期,降低开发成本等。本文介绍了在铝车轮产品设计开发中,通过应用I-DEAS软件对铝车轮的结构强度进行有限元分析,搭建一个连接产品设计与制造的验证平台。     

车轮磨耗影响下驱动系统对轮轨动态特性的影响研究

作为轨道车辆常见的车轮损伤类型,车轮异常磨耗对列车安全运营形成巨大挑战,严重影响轨道交通高质量发展,同时,其形成机理及关键影响因素也长期困扰着铁路科研人员。作为轨道车辆传递牵引动力的关键装置,驱动及传动系统作为激励源和激励传递路径参与整车耦合振动,特别是扭转振动,显著影响着轮轨动态相互作用,而在车轮磨耗研究中却是常被忽略的因素。本文基于模态叠加法和多体动力学理论,在考虑柔性车轮的基础上,分别建立考虑驱动与传动系统和不考虑驱动与传动系统的刚柔耦合车辆动力学模型,通过Fa Strip与USFD相结合建立的磨耗模型,分析在车轮磨耗影响下驱动与传动系统对轮轨动态接触特性的影响。研究结果表明,驱动及传动系统对车轮磨耗的发展起到了明显的促进作用,从而对轮轨接触动态响应的影响显著,特别是考虑驱动及传动系统后,柔性车轮齿轮一节径模态伴随轮对横向弯曲容易被激发,对轮轨横向蠕滑率影响远远大于对纵向蠕滑率和自旋蠕滑率的影响。因此,在进行车轮磨耗机理分析及激励计算时应考虑驱动及传动系统的影响。     

基于高频轮轨接触模型的轨道短波不平顺敏感波长特性分析

轨道短波不平顺是引起轨道-车辆系统高频振动的主要根源,造成轮轨之间剧烈的相互作用力。利用ABAQUS计算软件显式模块建立的轮轨接触有限元模型,用于求解车辆高速运行时轨道短波不平顺作用条件下的高频轮轨接触力。该模型采用轮轨的真实形状建模,并且可引入任意形状的轨道短波不平顺及轨道状态参数。以某高铁线路上实测轨道短波不平顺作为输入,接触模型仿真输出的轮轨垂向力与高速综合检测列车在对应区段上实测轮轨垂向力数据之间的相关系数为0.82,验证了所建模型的正确性。利用高频轮轨模型计算不同速度条件下不同参数的余弦型轨道短波不平顺引起的动态轮轨垂向力,对比分析计算结果表明:动态轮轨垂向力不仅与轨道短波不平顺的幅值有关,还车辆与轨道短波不平顺波长敏感程度有关,在车辆运行速度不低于200 km/h的条件下,车辆对轨道短波不平顺的敏感波长分布在100～200 mm。     

阻尼降噪车轮的有限元分析与研究

采用阻尼技术,以车轮表面贴阻尼板的方式设计降噪车轮.利用有限元分析方法,对贴有降噪阻尼板的降噪车轮和无处理车轮进行模态计算、谐响应计算,并进行相应的试验测试.模态计算结果显示,在高频段阻尼车轮减振降噪效果明显优于无处理车轮.谐响应计算表明,在相同激励力作用下,与无处理车轮相比,阻尼降噪车轮在较大频率范围内同一节点的动力响应有很大程度的降低.试验测试证明在车辆速度较低时,两者产生的噪声水平相当;但是,在车辆速度较高时,阻尼降噪车轮具有明显的降噪效果.因此采用在结构表面上敷设一层约束层,约束层上粘贴薄层的黏弹性材料,然后在最上面增加一层约束层的方式设计车轮阻尼装置,能起到较好的减振降噪效果.     

考虑车轮材料空洞的高速轮轨接触应力分析

针对高速车辆车轮材料的空洞现象,利用弹塑性有限元方法,建立了车轮材料含有空洞的轮轨接触三维数值模型。模型中采用了非线性的车轮材料本构关系,计算分析了空洞大小、位置和轮重对车轮材料应力应变分布的影响。计算结果表明:轮轨接触作用下,空洞附近车轮材料易出现塑性变形和应力集中现象,且在160°和340°的空洞附近应力和应变值最大;在小于1 mm范围,空洞直径为0.1 mm时车轮材料最易萌生裂纹;当空洞离踏面距离小于15 mm,空洞离踏面距离对车轮疲劳萌生影响明显;随着轮重增加,其空洞附近车轮材料应力应变会随着增大。     

轿车车轮钢圈强度的有限元分析

本文运用MSC NASTRAN软件对上海大众某车型轿车车轮钢圈(以下简称为钢圈)进行弯曲工况下的应力分析，计算该工况下钢圈的强度大小及分布。计算结果与弯曲试验结果一致。分析计算结果表明，轿车钢圈强度的有限元仿真分析，是实现轿车结构部件强度设计的有效手段。     

风冷降温式车轮径向疲劳试验有限元分析

为减少汽车车胎的"爆胎"现象,提高汽车安全性能,提出新型风冷降温式车轮概念。目前对于车轮径向疲劳强度设计计算,仍以经验和试验为主。近年来,CAE/CAM软件的发展对车轮的强度设计和开发提供了参考。运用CAE/CAM软件对新型风冷降温式车轮与普通车轮径向疲劳进行对比分析,通过对比分析来检验此风冷降温式车轮结构设计的合理性并为新型车轮设计开发提供依据。     

基于位移主从约束的起重机臂架有限元分析

针对门座起重机臂架系统焊接及铆接结构的"点传力"特性,提出了位移主-从约束关系建模思想,并通过数值试验验证了采用位移主-从约束关系来模拟焊核及铆接点具有很高的精度.以臂架系统象鼻梁为应用对象,采用I-DEAS软件基于位移主-从约束关系建立了该产品的有限元模型,计算结果提示,门座起重机臂架系统某些观测点的计算应力值已超过结构强度许用应力,但是小于金属结构材料强度极限.表明该起重机使用过程中应对臂架定期进行检查,及时采取措施进行修复,避免事故发生.     

铝合金车轮弯曲疲劳性能的有限元分析

用有限元法对铝合金车轮弯曲疲劳性能进行分析,能大大提高产品设计开发的质量和水平,增强设计功能,丰富设计手段;通过各种模拟试验,减少试验时间和经费,预先发现设计中潜在的问题,增强产品可靠性,并缩短产品开发周期,降低开发成本。