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车辆动力学仿真中关键元件的建模

沈钢 周劲松 任利惠

沈钢, 周劲松, 任利惠. 车辆动力学仿真中关键元件的建模[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(5): 1-5.
引用本文: 沈钢, 周劲松, 任利惠. 车辆动力学仿真中关键元件的建模[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(5): 1-5.
Shen Gang, Zhou Jing-song, Ren Li-hui. Modeling of key components in vehicle dynamics simulation[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(5): 1-5.
Citation: Shen Gang, Zhou Jing-song, Ren Li-hui. Modeling of key components in vehicle dynamics simulation[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(5): 1-5.

车辆动力学仿真中关键元件的建模

基金项目: 

国家863计划项目 2005AA505010-502

详细信息
    作者简介:

    沈钢(1963-), 男, 浙江余姚人, 同济大学教授, 工学博士, 从事铁道车辆动力学研究

  • 中图分类号: U270.11

Modeling of key components in vehicle dynamics simulation

More Information
    Author Bio:

    Shen Gang(1963-), male, EngD, professor, + 86-21-69584712, elsg@sh163.net

  • 摘要: 为了提高车辆动力学模型中非线性元件数学模型的模拟精度, 分析了一、二维干摩擦副、三大件转向架的摩擦楔块和带串联刚度阻尼器的动力学性能, 建立了非传统的数学模型, 即不合速度状态变量的模型, 并设计了对应的Simulink程序, 用典型例题与传统模型的性能进行了对比分析。分析结果表明: 非传统数学模型能克服强非线性带来的数值计算问题, 提高了计算精度和计算效率, 一般根据不同模型的规模和非线性元件数, 计算速度能提高2~10倍。

     

  • 图  1  理想摩擦副模型

    Figure  1.  Theoretical model of friction pair

    图  2  带串联刚度的摩擦副模型

    Figure  2.  Friction pair model with series stiffness

    图  3  一维摩擦副的Simulink模型

    Figure  3.  Simulink model of 1-D friction pair with series stiffness

    图  4  无干扰的摩擦力矩

    Figure  4.  Friction torques without disturbance

    图  5  有干扰的摩擦力矩

    Figure  5.  Friction torques with disturbance

    图  6  摩擦楔块部件

    Figure  6.  Friction damper components

    图  7  等效楔块摩擦副模型

    Figure  7.  Equivalent friction damper with stiffness

    图  8  几何关系

    Figure  8.  Geometric relationship

    图  9  受力关系

    Figure  9.  Forces relationship

    图  10  摩擦楔块的Simulink模型

    Figure  10.  Simulink model of friction pair with stiffness

    图  11  输入波形

    Figure  11.  Input disturbance

    图  12  主摩擦面摩擦力

    Figure  12.  Friction forces on main face

    图  13  副摩擦面摩擦力

    Figure  13.  Friction forces on assistant face

    图  14  主摩擦面摩擦功率

    Figure  14.  Friction power rates on main face

    图  15  副摩擦面摩擦功率

    Figure  15.  Friction power rates on assistant face

    图  16  主摩擦面摩擦功

    Figure  16.  Friction works on main face

    图  17  副摩擦面摩擦功

    Figure  17.  Friction works on assistant face

    图  18  二维摩擦副模型

    Figure  18.  2-D friction model

    图  19  二维摩擦副Simulink模型

    Figure  19.  Simulink model of 2-D friction pair

    图  20  无激挠下的仿真结果

    Figure  20.  Simulation result without disturbance

    图  21  随机激挠下的仿真结果

    Figure  21.  Simulation result with stochastic disturbance

    图  22  带串联刚度的阻尼器

    Figure  22.  Damper with series stiffness

    图  23  阻尼器的Simulink模型

    Figure  23.  Simulink model of damper

    图  24  位移响应

    Figure  24.  Displacement response

  • [1] 李小联. 货车摩擦减振器的技术改进[J]. 铁道运行技术, 2002, 8(1): 18-19. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDYY200201007.htm

    Li Xiao-lian. Improved friction damper on freight car[J]. Railway Operation Technology, 2002, 8(1): 18-19. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDYY200201007.htm
    [2] 杨爱国, 于连友, 韩建民, 等. 交叉支撑转向架摩擦减振装置摩擦副试验研究[J]. 铁道车辆, 2005, 43(8): 14-18. doi: 10.3969/j.issn.1002-7602.2005.08.003

    Yang Ai-guo, Yu Lian-you, Han Jian-min, et al. Test and research on friction pairs in the friction damping devices on cross-braced bogies[J]. Rolling Stock, 2005, 43(8): 14-18. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1002-7602.2005.08.003
    [3] Karnopp D. Computer simulation of stickslip friction in mechanical dynamic systems[J]. Transactions of the ASME, 1985, 107(3): 101-103.
    [4] 沈钢. 摩擦副仿真模型研究及其在机车车辆动力学中的应用[J]. 铁道机车车辆, 2002, 22(3): 3-5. doi: 10.3969/j.issn.1008-7842.2002.03.002

    Shen Gang. Modeling of a stick-slip friction pair and its application on the dynamics of railway vehicles[J]. Railway Locomotive and Car, 2002, 22(3): 3-5. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1008-7842.2002.03.002
    [5] 张锐, 沈钢, 于兆华. 铁路提速货车非线性动力学仿真模型研究[J]. 铁道机车车辆, 2006, 26(5): 33-37. doi: 10.3969/j.issn.1008-7842.2006.05.008

    Zhang Rui, Shen Gang, Yu Zhao-hua. Research on the full nonlinear dynamic model of speed-up railway freight[J]. Railway Locomotive and Car, 2006, 26(5): 33-37. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1008-7842.2006.05.008
    [6] 张锐, 尚景华. 三大件货车斜锲摩擦副磨耗动态仿真的研究[J]. 机械研究与应用, 2006, 19(3): 72-74. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXYJ200603034.htm

    Zhang Rui, Shang Jing-hua. Research on the dynamic simulation model of freight truck's friction wedge[J]. Mechanical Research and Application, 2006, 19(3): 72-74. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXYJ200603034.htm
    [7] 王勇, 曾京, 吕可维. 三大件转向架货车动力学建模与仿真[J]. 交通运输工程学报, 2003, 3(4): 30-34. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2003.04.008

    Wang Yong, Zeng Jing, Lu Ke-wei. Dynamic modeling and simulation of three-piece bogie freight car[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2003, 3(4): 30-34. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2003.04.008
    [8] 王勇, 曾京, 张卫华. 铁道货车非线性稳定性研究[J]. 交通运输工程学报, 2002, 2(2): 36-40. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2002.02.009

    Wang Yong, Zeng Jing, Zhang Wei-hua. Nonlinear stability study of railway freight cars[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2002, 2(2): 36-40. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2002.02.009
    [9] Debeer F G, Vvrheij J W. Experimental determination of pass-by noise contributions from the bogies and superstructure of a freight wagon[J]. Journal of Sound and Vibration, 2000, 231(3): 639-652. doi: 10.1006/jsvi.1999.2551
    [10] Ferguson N S. Modelling the vibrational characteristics and radiated sound power for a Y25-type bogie and wagon[J]. Journal of Sound and Vibration, 2000, 231(3): 791-803. doi: 10.1006/jsvi.1999.2563
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出版历程
  • 收稿日期:  2007-08-13
  • 刊出日期:  2007-10-25

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