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文檔簡介
1、重載快捷是軌道交通運輸未來發(fā)展的趨勢,如何實現(xiàn)車輛的重載化、快捷化、輕量化是當前研究的重點。然而,重載-快捷-輕量的運輸方式會使車體所受的激勵強度更大、頻率范圍更寬,尤其是運載散體貨物的敞車車廂結構,會因運輸過程中散體的非線性作用而表現(xiàn)出復雜的動力學響應,加大車體結構的彎曲、扭轉等變形,增加結構疲勞破壞的幾率。散體的復雜特性加大了貨車新車型的設計難度,成為限制重載貨車快速發(fā)展的重要因素。目前國內(nèi)外規(guī)范的要求明顯不符合新型貨車的設計需求,
2、因此開展重載貨車結構力學特性研究有著重要的意義。本文結合企業(yè)需求,以某型敞車為研究對象,借助理論分析、數(shù)值分析及實驗分析等研究方法,從靜力學、動力學兩個方面對散體-敞車耦合系統(tǒng)進行了研究,為科學的設計制造重載敞車提供理論依據(jù)。重載敞車設計研究中的關鍵問題是散體對車廂端墻、側墻的側壓力計算以及散貨對車廂整體的動力學影響,本文主要對以上問題進行研究,研究內(nèi)容如下:
1、對敞車端墻的動力學特性進行了深入研究?;趘on-Karmen
3、板理論,結合散體特殊的力學性質(zhì),建立了考慮散體作用的敞車端墻動力學理論模型。在該模型的基礎上,研究了車廂端墻設計中關鍵參數(shù)對端墻力學特性的影響,該模型的可靠性可通過與有限元法對比得到驗證,為敞車車體的設計提供了理論參考。
2、根據(jù)敞車端墻、側墻的受力特點,引入土力學相關理論,提出了一種敞車端墻、側墻的側壓力的解析方法。針對敞車端墻,考慮土拱效應及車廂尺寸的影響,取曲線破裂面,應用莫爾圓理論及極限平衡理論,推導了一種與實驗結果更
4、為接近的端墻側壓力解析方法,為車體設計輕量化提供依據(jù);針對敞車側墻,推導了以旋輪線作為破裂面的側墻側壓力計算公式,并通過與實驗結果的對比驗證了公式的正確性,得到了側墻側壓力沿高度方向的非線性分布,并對重載敞車側墻設計中的關鍵參數(shù)與側墻側壓力之間的關系進行了研究及討論。
3、對散體-結構耦合系統(tǒng)的實驗方法進行了研究。以敞車車廂的幾何相似模型為研究對象,探討了散體裝載結構的模態(tài)實驗方法,研究了散體作用及不同激勵方式對結構模態(tài)特性的
5、影響,并以此方法為指導進行重載敞車的模態(tài)實驗,對敞車的力學性提出了一些建議。通過研究發(fā)現(xiàn),預實驗分析可以保證測點及激勵點位置的準確性,提高實驗的測試精度;振動臺激勵下的模態(tài)實驗更適合于敞車結構;隨著物料的增多,結構頻率明顯降低,主要振型由彈性體振型變?yōu)閯傮w振型。
4、從兩方面對重載敞車進行了有限元計算方法研究。第一部分分別從剛體振型及彈性體振型兩個方面考察了轉向架對敞車模態(tài)特性的影響,為車輛工程中類似模型的處理提供參考;第二部
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