車輛系統(tǒng)剛柔耦合動力學仿真方法及仿真平臺研究.pdf

1、高速列車的高速化運營和輕量化設計導致車輛系統(tǒng)的主要結構部件彈性振動加劇，而高頻的彈性振動會引起諸多問題，如車體地板抖動導致車輛平穩(wěn)性和乘坐舒適度惡化，構架高頻振動引起結構疲勞破壞，輪對高頻振動產(chǎn)生噪聲污染和不均勻磨耗等。在研究車輛動力學行為對結構彈性振動特性的相互影響時，需要采用多體系統(tǒng)動力學理論，建立車輛系統(tǒng)剛柔耦合模型。目前進行剛柔耦合仿真主要依賴通用多體動力學軟件完成，但對于特殊的仿真需求，如計算結構動態(tài)應力、考慮輪對彈性的剛柔耦

2、合仿真等，商業(yè)軟件實現(xiàn)過程比較復雜，甚至無法實現(xiàn)。為此本文對車輛系統(tǒng)剛柔耦合動力學理論和車輛動力學平臺的相關技術進行研究，建立車輛系統(tǒng)剛柔耦合仿真平臺。具體的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
　　(1)詳細研究了一般多體系統(tǒng)剛柔耦合動力學理論，并在此基礎上引入軌道坐標系，推導了基于軌道坐標系的車輛系統(tǒng)剛柔耦合動力學方程。研究了基于車輛子結構的列車建模方法。
　　(2)在傳統(tǒng)跡線法的基礎上，提出了分區(qū)段接觸點搜索算法用于處理輪軌

3、多點接觸問題。采用輪軌接觸幾何修正和多層平滑的方法對輪軌接觸參數(shù)進行平滑處理，確保仿真計算的穩(wěn)定性。
　　(3)開發(fā)了多剛體動力學仿真平臺，在此基礎上增加了柔性體前處理模塊、剛柔耦合模塊、輪軌接觸模塊等，形成了車輛系統(tǒng)剛柔耦合動力學仿真平臺。建立了多剛體車輛動力學模型，一般多體剛柔藕合模型和車輛系統(tǒng)剛柔耦合動力學模型等多種模型，并設計多種工況對仿真平臺進行驗證，結果證明了該仿真平臺的正確性和可靠性。
　　(4)研究了拉格朗日