下载文档原格式
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。
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：２０２１ ０３ ０１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／ｈＨｉｇｈ ｓｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙ［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。
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。
• 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。
