考虑车轨耦合作用的车体动力吸振器减振性能研究

以降低城市轨道交通车辆车体的垂向振动为目的,建立了包含动力吸振器的车辆和轨道垂向振动的耦合模型,获得了耦合模型的垂向振动特性,进一步明确了轨道系统对车体垂向振动特性的影响,讨论了载客量和车速的变化对动力吸振器减振性能的影响,重点研究了考虑轨道系统影响后动力吸振器的设计方法,提出了一种新颖的考虑车速变化以及速度区间运行概率的动力吸振器的减振性能评价指标(DVA减振指标)。结果表明:轨道系统使轨道车体振动的峰值频率发生微小的偏移,改变了轨道车辆振动系统的振动特性,使车体垂向振动加剧;在车轨耦合作用下,动力吸振器的设计要综合考虑动力吸振器质量和设计频率的匹配,设计频率的阈值决定了动力吸振器是否减振,最佳设计频率决定了动力吸振器能否获得较好的减振效果。该项工作对包含动力吸振器的轨道车辆振动性能评价和分析具有重要的参考价值。

考虑不同辐板的城市轨道车轮热力耦合特性研究

以城市轨道交通车轮为研究对象,建立了三种典型辐板型式(直辐板、单S型辐板和双S型辐板)的轨道车轮模型,研究了轨道车轮结构载荷和热载荷的计算方法,重点比较了这三种辐板型式轨道车轮在不同磨耗下的热力耦合特性,获得了热力耦合条件下的不同辐板类型轨道车轮的耦合应力特性,利用Goodman疲劳极限图对三种辐板型式轨道车轮疲劳强度校核。结果表明:三种辐板型式的轨道车轮均满足疲劳强度要求;双S型辐板车轮较直辐板车轮和单S型辐板车轮在耦合场中具有较好的抗疲劳性。

考虑热力耦合的轨道车轮辐板参数优化研究

以提高双S型轨道车轮的综合性能为目的,建立双S型轨道车轮模型,采用轨道车轮的热力耦合计算方法,讨论双S型轨道车轮辐板在热力耦合条件下的几种优化思路,通过正交实验的方法对双S型轨道车轮辐板的关键参数进行优化。研究结果表明:当S弯方向为正以及结合圆弧处于正中位置时,双S型辐板车轮具有较好安全性能;双S型轨道车轮的辐板厚度以及靠近轮辋处的圆弧半径对双S型轨道车轮性能的影响较大。该研究不仅适用于双S型轨道车轮的结构特性分析,同时还对其他辐板轨道车轮的优化设计具有重要的参考价值。

考虑热力耦合的轨道车辆车轮建模与仿真

以城市轨道车辆车轮为研究对象,建立了S型辐板轨道车辆车轮模型,利用有限元方法研究了不同磨耗情况下车轮结构应力和热应力的变化特点,分析了结构场和温度场的耦合作用对车轮应力特性的影响,获得了热力耦合作用下的车轮结构应力和热应力的耦合规律。仿真结果表明：随着车轮踏面的磨耗,其结构应力、热应力与耦合应力均呈非线性变化,在车轮直径为800～840mm的磨损区间,耦合应力较稳定,当磨损到直径小于800mm之后,其耦合应力增长较快,特别是磨耗到770mm时,耦合应力骤升,磨耗到限时耦合应力达到179.5 MPa;车轮的耦合应力是复杂的三维空间力系的叠加,在耦合应力分布上,车轮辐板处耦合应力最大点位置发生漂移现象,制动结束时的车轮辐板处耦合应力最大,大于结构应力最大值与热应力最大值,因此,耦合应力在车轮应力中占主导作用,在车轮的结构设计时,建议考虑结构应力和热应力的耦合作用,把耦合应力作为车轮疲劳强度的评价指标。