液压模块挂车刚柔耦合动态响应特性及摆臂疲劳分析

为了研究重型液压模块挂车动态响应特性及其摆臂疲劳强度的问题,基于有限元分析方法与刚柔多体动力学理论,建立挂车刚柔耦合多体动力学模型,以路面不平度作为仿真的激励信号,结合振动试验验证模型的准确性。对挂车在不同的运行工况下,进行动态响应仿真分析。将多体动力学仿真结果作为有限元分析的动载荷,计算获得疲劳分析所需要的应力时间历程,运用局部应力应变法对摆臂进行疲劳寿命预测。计算结果表明,摆臂应力集中部位出现在已发生断裂的断面位置及应力水平已进入塑性状态。挂车在B级、C级与D级路面下的运行,危险点的疲劳寿命均大于挂车使用年限。而在正弦形凹凸路面冲击下,危险点的疲劳寿命随正弦形幅值与车速增加而明显减短。根据仿真计算结果,可提出适用的运行工况以提高挂车运行安全性与运输效率。     

基于刚柔耦合的综合传动汇流行星排断齿故障动态特性仿真研究

针对综合传动装置中的汇流行星排,为了掌握实际工况下断齿故障对其动态特性的影响,基于多柔性体动力学(MFBD)技术,在RecurDyn中建立了刚柔耦合多体动力学仿真模型,得到了行星齿轮的动态应力分布云图,确定了危险点的位置,并对考虑柔性变形前后的动态响应特征进行了对比分析;在此基础上建立了汇流行星排的断齿故障仿真模型,并利用其接触力及加速度信号的对比分析进行时频域上的故障特征提取,研究结果可为汇流行星排的故障诊断、寿命预测等提供一定的依据。     

模切机主切机构刚柔耦合动力学特性研究

基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,综合运用三维建模、有限元分析以及多体动力学仿真等技术,建立了自动平压平模切机主切机构曲轴-连杆-肘杆-动平台系统三维刚柔耦合动力学模型,并对其动态特性进行仿真,得到了一个运动周期各部件运动及动力学响应曲线。结果表明,主切机构运行过程中没有飞脱和腾跳等现象发生。     

垂直热发射过程弹架耦合作用研究

研究裸弹垂直热发射过程系统的动态响应及其对导弹运动的影响。对车载导弹发射系统进行了简化和等效建模,进行了导弹起飞过程的理论分析,基于动力学和有限元软件建立了系统刚柔耦合多体动力学模型,对发射过程展开了动力学仿真与分析,并进行了多刚体与刚柔耦合两类模型计算结果对比。数值模拟结果表明,导弹起飞过程与发射车的耦合作用明显,系统振动对导弹起飞姿态产生影响,发射车振动衰减特性良好,柔性发射台模型能够较好反映发射过程系统动态响应以及弹架耦合特性。     

基于Johnson-cook本构模型的EPE包装跌落冲击模拟

目的将聚乙烯泡沫塑料在动态压缩试验下得到的力学性能引入有限元中,创建材料模型,并应用于跌落冲击仿真分析,以提高仿真的精确度。方法通过聚乙烯泡沫塑料在不同速率下的压缩试验,得到真实的应力-应变曲线,并基于Johnson-cook本构模型在有限元中建立EPE的材料模型。最后用AnsysWorkbench中的LS-DYNA模块对聚乙烯泡沫缓冲包装的跌落过程进行仿真分析,用LS-PREPOST软件进行后处理。在此基础上,对比分析仿真结果和实验结果。结果仿真结果的误差分别为0.85%,1.6%,2.97%,与实验结果基本一致。结论基于Johnson-cook本构模型构建的聚乙烯泡沫塑料有限元材料模型能有效提高低速冲击的仿真精度,为非线性材料和应变率敏感材料的有限元动态冲击分析提供了参考。     

考虑车架柔性的刚柔耦合汽车平顺性分析

应用有限元对某SUV轿车车架进行模态分析,在此基础上,基于多体动力学理论应用ADAMS/Car软件建立考虑车架柔性的刚柔耦合整车多体动力学模型。对车身质心垂向加速度、悬架动行程和轮胎动位移进行分析,并与多刚体模型的仿真结果进行比较。研究结果表明：考虑车架柔性的刚柔耦合模型的车身垂直加速度功率谱密度比刚体模型降低14.7 %,悬架动行程增大27.1 %,轮胎动行程减小14.8 %;车架柔性对车身主频影响很小,但对车身20 Hz以上振动频谱影响较大。     

基于灰色模型的电动助力车车架耐振性试验寿命预测

选取了4款踏板式电动助力车车架,每款10个试件,采用JS-49整车振动试验机对每个试件进行耐振性测试,获取每个试件断裂时的振动循环次数。建立了各款车架的有限元振动分析模型,对振动试验进行仿真,提取了各款车架危险位置单元的Von Mises应力峰值,每款车架对应一个应力水平。将疲劳应力与振动循环次数的关系看作一个灰色系统,运用灰色系统方法建立了GM(1,1)模型,并求解了灰色系统模型的微分方程,得到了车架在振动试验中的疲劳寿命预测模型。为了对该模型的效果进行检验,另外选取了3款同类车架进行相同条件下的耐振性测试,每款车架6个试件。通过与试验结果进行对比,发现灰色模型预测的平均相对误差为4.08%,且相对于多项式拟合更能反映真实的应力-寿命的变化趋势。结果表明,可用灰色模型对此类产品的设计进行指导。     

5A06铝合金力学性能测试及其平板抗水下冲击动态响应分析

通过万能实验机和分离式霍普金森拉杆分别获得了5A06铝合金材料在25℃~250℃范围内的准静态及常温高应变率下的拉伸应力-应变曲线。基于实验结果,对Johnson-Cook本构模型中的温度软化项进行了修改,进而拟合得到了修改后的本构模型参数。利用动力学有限元软件AUTODYN-2D的Euler-Lagrange耦合算法,结合力学性能实验所得到的5A06铝合金本构模型,对水下冲击波作用下5A06铝合金平板的动态响应历程进行了数值仿真,仿真结果与实验结果吻合良好,证明了材料模型及其参数的有效性。进而获得了铝合金平板在水下冲击波作用下的动态响应特性。     

基于多学科多目标的车架结构轻量化设计

针对某载货汽车车架的性能分析与轻量化问题，首先基于有限元方法建立车架离散化模型，对其进行弯曲刚度分析和弯曲刚度试验，验证有限元方法的正确性。然后对车架进行自由模态分析，获取其低阶模态频率。再建立整车刚柔耦合动力学模型，提取车架在转弯、制动和上跳工况下的载荷，并应用惯性释放方法对其进行强度分析。最后基于集成平台对车架主要部件厚度值进行多学科多目标优化设计，分析结果表明优化之后车架静动态性能均符合设计要求，其总重量降低9.3 %，并且通过了整车道路可靠性试验的验证，实现结构与性能最优，轻量化效果比较理想。     

基于ANSYS的车架动态有限元分析的应用

通过构件装配的方法对湖北三环专用汽车公司STQ3062L2Y33型号的货车车架建立车架三维模型,利用软件ANSYS对车架进行有限元建模。同时进行动态有限元分析,并对分析结果进行研究,得到车架变形和应力变化规律。     

折叠式高空作业车臂架系统的动力学建模

用柔性多体动力学的理论分析折叠式高空作业车臂架系统的动态特性。把高空作业车的臂架模拟成柔性机械臂,采用柔性多体动力学理论和拉格朗日方程建立高空作业车臂架系统的柔性多体动力学方程,通过对高空作业车臂架运动微分方程的推导和数值求解,对高空作业车各臂架的运动情况进行分析。分别建立高空作业车臂架的刚性模型和柔性模型。仿真得出两种模型的变形曲线,结果表明,考虑各个臂杆柔性变形的影响是非常必要的,同时研究成果为折叠式高空作业车臂架及工作台的振荡控制和轨迹精确控制研究打下基础。     

A Multi-body Dynamic Modeling and Experimental Study of EEK Noise During Clutch Engagement

A new “E-E-K” (bionic) noise was generated during clutch engagement. By testing the vehicles with the EEK noise, the key parts for EEK noise and the motion modes were pointed out. The module of clutch engagement process was built. The stability of the system was analyzed based on the theory of Hurwitz. Then the multi-body dynamic model of the clutch system was built, and the corresponding EEK noise-vibration model system was created. A system vibration mode corresponding with EEK noise was established in the model, which simulated and reproduced the noise and vibration mechanism of the vehicle testing. All these verified the consistency between vehicle testing and model. Based on the multi-body dynamic simulation, the key component for EEK noise had been clarified, and the further research direction of EEK noise was pointed out.     

基于ANSYS的多轴汽车振动响应分析

为了高效预测路面不平度输入下多轴汽车悬挂质量某一位置处的振动响应特性,依据多体动力学理论,利用ANSYS仿真工具建立多轴汽车的七自由度动力学仿真模型。在整车发动机定转速的试验基础上,运用理论分析、仿真计算相结合的方法,根据建立的模型对整车进行仿真分析与研究。结果表明仿真计算结果与试验结果基本一致,可见,所提出的动力学模型和分析方法具有较好的可信度。仿真结果表明：在路面不平度输入下,影响悬挂质量[-]6 m～[-]4 m处的加速度响应以第1阶固有频率为主;而在[-]2 m～4 m处以第2阶固有频率为主,尤其是在悬挂质量的后端;第2阶固有频率是影响多轴汽车加速度振动响应特性的最主要的因素,改善该多轴汽车的平顺性需把研究重点放在多轴汽车的第三四车轴的悬架系统上。     

琼洲海峡跨海斜拉桥方案车桥系统耦合振动仿真分析

摘要：针对琼洲海峡跨海超大跨度斜拉桥方案,建立整车-整桥系统耦合振动分析的精细化数值仿真模型。采用空间杆系和板壳混合单元有限元方法,建立斜拉桥的动力分析模型,并计算其空间自振特性。利用多体系统动力学软件SIMPACK建立三维空间车辆精细化模型,充分考虑了各种非线性因素的影响。最后,采用基于多体系统动力学与有限元结合的联合仿真技术,计算列车以不同车速单线行车和双向对开通过该大跨度斜拉桥的空间耦合振动响应,检算该桥是否具有足够的横向、竖向刚度及良好的运营平稳性。计算结果表明：车辆运行安全性可以得到保障,舒适性指标为“优良”;桥梁的具有足够的刚度,振动状态良好。所得结果可供设计参考。     

独立旋转车轮直线电机地铁车辆动力学分析

为了减小直线电机和感应板的间隙以提高直线电机工作效率,便于直线电机安装和减小直线电机对转向架结构设计要求,提出一种采用独立旋转车轮的直线电机地铁车辆转向架．利用多体动力学软件SIMPACK,对采用独立旋转车轮的直线电机车辆系统进行动力学计算．动力学仿真分析结果表明,采用独立旋转车轮的直线电机车辆具有良好的运行平稳性和曲线通过性能,满足城市轨道交通车辆的要求．     

配气机构多柔体系统动力学仿真

利用Pro/E软件建立配气机构三维实体模型,并用ANSYS软件对推杆、摇臂、气门等零件进行网格划分、模态计算生成相应的柔性体;以ADAMS/Engine为仿真平台,建立了配气机构多柔体动力学模型。通过仿真分析,得到不同转速下配气机构仿真的结果,同时,分析了配气机构的噪声机理。该方法能够更加准确细致地分析配气机构动力学特性,为后续柴油机整机振动和噪声的分析和预测,提供更为精确的边界条件。     

地震波频谱特性对高速列车动态脱轨行为的影响

为研究地震下高速列车的动态响应及地震波频谱特性对车辆动态脱轨行为的影响,发展了一种地震激励下车辆/轨道耦合动力学数值模型,车辆模型被简化为考虑悬挂非线性特性的35自由度多刚体系统,板式轨道被视为由钢轨、扣件系统、轨道板及CA砂浆层组成的弹性支承结构,钢轨被视为连续弹性离散点支承基础上的Timoshenko梁,轨道板用三维实体有限元模拟。采用移动轨下支承模型分析离散的轨枕支承对系统动力响应的影响,地震波被简化为周期性的横向正弦波加入计算模型中。基于仿真计算,对地震情况下高速列车的动力响应进行了详细分析,并重点分析了地震波频谱特性对高速车辆动态脱轨机理的影响。分析结果表明:地震波的频谱特性对车辆的动态响应、脱轨机理及车辆的运行安全有着重要的影响。     

高速列车交会时的风致振动研究

摘 要：为了阐明高速列车交会过程中气动力对列车的系统动力学行为的影响,分别建立了CRH-2动车组的简化几何模型和50个自由度的车辆系统动力学模型。采用有限体积法对三维瞬态可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程和k-e 两方程湍流模型进行求解,并通过滑移网格技术实现列车的运动,对考虑和不考虑气动力时的列车系统力学响应进行了数值模拟,并对两种情况下列车的安全性和舒适性进行了分析讨论。研究发现：气动力在列车交会过程中变化剧烈,对列车系统动力学行为的影响非常明显,交会时列车振动剧烈,头车和尾车的安全性和舒适性明显降低。     

基于并联空气弹簧结构的卫星运输减振系统设计及振动特性分析

随着航天科技的发展以及日益增长的性能需求,对卫星的可靠性要求越来越高,对运输过程中的振动也提出了更严格的要求,导致目前的减振系统难以满足未来的运输需求。针对这种情况,设计了基于空气弹簧并联结构的卫星包装运输减振系统,并对其振动特性进行了分析。结合卫星运输箱的结构和减振需求提出了并联空气弹簧减振系统方案。基于实测参数建立了并联空气弹簧减振系统的多体动力学仿真模型,并验证了方案的可行性,并进一步研究了不同运输工况下系统的减振效率及安全性。构建了减振系统进行不同工况下的实车运输测试。研究结果证明基于空气弹簧并联结构的运输减振系统在实车运输中具有较好的减振效率,并可以保证设备在运输过程安全。该研究结果可为大型精密设备运输减振系统的设计提供参考。