铁路货车变刚度弹簧组计算机辅助设计系统研发

采用面向对象的编程语言VB为开发工具,以铁道车辆弹簧设计理论为依据,设计开发了铁路货车变刚度弹簧组计算机辅助设计系统,设计系统将车辆弹簧从传统单一的静强度设计提高到静强度和疲劳强度并行设计的层面,对弹簧的疲劳寿命进行估算,并根据不同要求设计开发基于2种方法的疲劳试验方案.采用计算机程序化的设计系统,提高了设计计算效率和设计质量.     

基于模糊理论的车辆变刚度弹簧组可靠性优化设计

为提高变刚度弹簧组的设计质量,在传统优化设计方法的基础上,应用模糊设计理论和可靠性设计理论,建立了当弹簧应力和强度分别为随机变量和模糊变量时,综合考虑静强度、疲劳强度、稳定性、质量等因素的变刚度弹簧组的模糊可靠性优化设计模型.以货车某新型变刚度弹簧组为研究对象,利用建立的模型对其进行了优化设计分析,计算结果显示,空重车静挠度分别比原设计方案提高了5.4和3.2 mm,同时还使其总质量降低了约15.8%,表明所建立的模糊可靠性优化设计模型能满足设计要求.      

等刚度圆锥螺旋压缩弹簧设计与制造

等节距圆锥弹簧与等螺旋角圆锥弹簧的设计与制造人们早已熟知，但随着铁路、航空等领域向高速度、轻量化发展，常常要求弹簧在尽可能小的安装空间里能达到极限变形量，并保持恒定的负荷特性，而常用的等节距圆锥弹簧与等螺旋角圆锥弹簧却很难达到这一要求，本文对这种特殊的圆锥弹簧（以下简称等刚度圆锥弹簧）的设计与制造进行了探讨。     

等刚度圆锥螺旋压缩弹簧设计与制造

等节距圆锥弹簧与等螺旋角圆锥弹簧的设计与制造人们早已熟知.     

空气弹簧系统垂向刚度特性的有限元分析

对空气弹簧系统材料非线性、儿何非线性和状态非线性问题以及气固耦合问题进行了理论分析，得到了在有限元分析中的处理方法．用有限元软件ABAQUS建立了空气弹簧系统有限元模型，其中帘线采用rebar单元．计算了空气弹簧系统的垂向刚度，并分析了气体压力和帘线角对垂向刚度的影响．有限元计算结果表明，空气弹簧系统垂向刚度随气体压力的增加而增加，随帘线角的增大而略减小．     

客车少片变截面钢板弹簧研究

介绍了钢板弹簧以及少片变截面钢板弹簧。建立了少片变截面钢板弹簧设计的数学模型,并对其优化设计方法进行了探讨。结果表明：少片变截面钢板弹簧的优化设计和发展至关重要。     

转K6型转向架变刚度弹簧组的疲劳寿命分析

对转K6型变刚度弹簧组的疲劳强度进行了理论分析,利用名义应力法对疲劳寿命进行了估算,利用考虑实际重车载荷下的“当量挠度法”对疲劳强度进行了校核,同时进行疲劳试验对理论分析进行了验证.     

一系弹簧刚度对C0转向架构架强度的影响

为了合理地确定中间轴的一系弹簧刚度,研究了2种不同边界条件——弹簧约束和力约束下构架部分节点的应力,分析了中间轴一系弹簧在不同刚度和不同竖曲线下对构架部分节点应力的影响,并探讨了C0转向架构架应力重新分布现象．计算结果表明,C0转向架构架有限元计算模型的约束条件必须保证3根轴的轴质量相等;中间轴一系弹簧的垂向刚度比端轴的垂向刚度小时,构架应力分布更为合理．     

对变截面压杆稳定性计算的等效刚度法的改进

对由文献[1]中提出的变截面压杆稳定性计算的等效刚度法提出了改进，增加了变形相等的约束条件，从而使自变量等效刚度法在解决变截面压杆稳定性问题时更为有效和精确。     

前悬架钢板弹簧动力学建模及刚度优化

用离散梁法建立钢板弹簧的动力学模型,采用ADAMS／Insight分析动力学参数对钢板弹簧刚度的影响,应用ADAMS／View中的Optimization实现对钢板弹簧的弹性模量和绕Y轴的转动惯量等动力学参数的修正,最终通过仿真分析完成对钢板弹簧刚度的优化。对优化前、后的刚度曲线和理论曲线进行对比分析,验证了模型的有效性,为整车动力学模型的建立和仿真分析奠定了基础。     

摆动式货车转向架弹簧托板刚度对其动力学性能的影响

为分析弹簧托板的形式对摆动式转向架货车动力学性能的影响,利用有限单元法将弹簧托板等效为一根弹性梁,根据Hook定律得到弹簧托板与摇动台的连接刚度,通过改变弹簧托板的半径,得到不同半径下弹簧托板与摇动座的连接刚度。运用多体系统动力学原理,考虑车辆各个部件的连接和接触关系,建立整个车辆的多体系统动力学模型,通过对比不同弹簧托板半径下车辆的各主要动力学性能指标,得到较为合适的弹簧托板半径。综合对比不同弹簧托板半径下的车辆动力学分析结果得出,随着弹簧托板半径的增大,车辆的临界速度减小,车体横向平稳性增加,而车辆的运行稳定性指标出现波动,当弹簧托板半径为10m时,车辆的各主要动力学性能较好,其对车辆的动力学性能影响较小。     

摆式列车内燃动力车转向架二系弹簧系统稳定性分析——刚度法

针对由橡胶弹簧和高圆簧组成的摆式列车的内燃动力车转向架二系列弹的结构特点,建立了基于弹性杆理论的数学模型,导出弹簧系统载荷与变形关系式,提出评定复合弹簧系统稳定性的新方法－刚度法,避免了此类弹簧系统在实际应用中出现负刚度,与现有复合弹簧系统的稳定性评定方法相比,刚度法具有较高计算精度和广泛和适用性。     

基于ADAMS/VIEW的单个空气弹簧模型的动态刚度分析

空气弹簧由于具有非线性刚度特性、容易得到较低的振动频率、自动避开共振、抑制共振振幅等优点,被广泛应用于轨道车辆的转向架上,针对CMT高速车的垂向振动问题,利用ADAMS／VIEW建立了非线性空气弹簧的等效模型,并对其进行了仿真分析．结果表明：空气弹簧的动态刚度随位移的变化呈非线性变化,载荷的极值点与位移的极值点不重合．     

金属弹簧刚度频变分析及等效算法

为研究金属螺旋弹簧的动态特性及动刚度对频率的响应, 利用有限元方法, 建立了弹簧有限元模型, 计算了弹簧的稳态响应, 分析了其幅频特性曲线, 并提出弹簧刚度的等效算法。计算结果表明: 弹簧的动刚度随着激振频率的增大总体趋势是增大的, 但是在共振频率处, 动刚度极小, 低于静刚度, 而在反共振频率处, 动刚度极大, 远高于静刚度; 两种算法的刚度-频率曲线几乎重合, 因此, 金属弹簧确实存在显著的动态特性, 采用多自由度系统等效弹簧系统是可行的。     

桥梁变截面梁单元计算方法探讨

针对桥梁工程中广泛应用的变截面梁,按照截面的实际变化规律,采用C++语言编写了一种考虑节点位置在截面上可变化的变截面梁单元计算程序,计算结果与多种软件进行了比较。结果表明:对变截面梁进行结构分析时,坐标选取在形心轴较其他位置能得到更高精度的结果,但是为了建模方便,将坐标选取在桥面也是行之有效的方法。     

截面有效抗弯刚度的影响因素分析

采用弯矩曲率分析方法,研究了纵筋率、轴压比和混凝土强度对截面有效抗弯刚度的影响,并分析了截面有效抗弯刚度对纵筋率、轴压比和混凝土强度的敏感性。研究结果表明:截面有效抗弯刚度随纵筋率、轴压比和混凝土强度的增加而增大,截面有效抗弯刚度对纵筋率最为敏感,对混凝土强度的敏感性次之,对轴压比的敏感性最小。     

考虑剪切变形的变截面构件的变形计算

变截面构件在工程中应用较为广泛,但变形计算则较为复杂。本研究采用拉格朗日插值函数表示单元内的惯性矩和面积的变化,再分别用埃尔米特和拉格朗日插值函数计算单元内的弯曲变形和剪切变形,并根据势能驻值原理得到适用于多种变截面构件的变截面弯曲单元刚度矩阵,最后通过分析力的平衡条件和构件挠度的几何关系,得到考虑剪切变形的变截面弯曲单元刚度矩阵。采用自编的有限元程序与ANSYS分别对算例进行计算分析,讨论圆形构件和环形抵抗剪切变形的影响程度。研究结果表明：算例验证了单元刚度矩阵的正确性,对比发现由变截面构件组成的结构受力性能优于等截面构件组成的结构。