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提速客车车体轻量化问题的研究

作　者: 卢耀辉
导　师: 曾京
学　校: 西南交通大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 客车车体轻量化强度模态平稳性碰撞
分类号: U271
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 358次
引　用: 8次
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内容摘要

随着铁路运输速度的提高，车辆的轻量化显得越来越重要，减轻车辆自重，不仅可以减少原材料的消耗，有利于降低牵引功率，提高列车的运行速度，改善列车的启动和制动性能，而且可以有效的减少轮轨间的动力作用，减少振动和噪音，增加车辆和线路的使用寿命，节约运输成本。在客车的自重中，车体承载结构占有相当大的比重，因此，在车辆轻量化的过程中，车体承载结构的轻量化显得尤为重要。车体承载的结构轻量化，要保证车体的强度、刚度、动态特性和耐碰撞性等满足提速客车的要求。本文利用ANSYS软件建立了25K硬卧客车车体轻量化前后的有限元模型，计算了车体的强度、刚度和模态，并对轻量化前后的车体作了对比分析；然后，用NUCARS动力学分析软件建立了25K硬卧客车系统的数学模型，分析了弹性振动对平稳性的影响，并对刚性车体和轻量化前后的弹性车体对平稳性和加速度响应的影响作了对比分析；最后用ANSYS/LS-DYNA软件建立了25K硬卧客车车体轻量化前后的动态显式有限元模型，分别在5.8m/s和11.8m/s的速度下碰撞刚性墙，得到了车体的相对位移、速度、加速度和能量的变化过程，并作了对比分析。本文的研究工作为提速客车车体的轻量化提供了理论基础。

全文目录

第1章绪论  8-14
  1.1 引言  8-9
  1.2 提速客车的轻量化问题  9-10
    1.2.1 提速客车轻量化的意义  9
    1.2.2 提速客车轻量化的原则  9
    1.2.3 提速客车轻量化的难点  9-10
    1.2.4 提速客车轻量化的方法  10
    1.2.5 提速客车轻量化后带来的问题  10
  1.3 提速客车车体钢结构的轻量化  10-12
    1.3.1 提速客车车体钢结构  10-11
    1.3.2 提速客车车体钢结构轻量化总结  11-12
  1.4 本文的主要内容  12-14
第2章提速客车车体轻量化前后的有限元强度分析  14-29
  2.1 引言  14
  2.2 有限元法概述  14-17
    2.2.1 有限元分析的主要步骤  15-16
    2.2.2 有限元法的优缺点  16-17
  2.3 车体轻量化前后的有限元强度分析  17-29
    2.3.1 车体有限元计算模型  17-18
    2.3.2 静力学计算工况  18-20
    2.3.3 约束处理  20
    2.3.4 计算许用应力  20-21
    2.3.5 车体轻量化前后的强度结果分析  21-29
第3章提速客车车体轻量化前后的模态分析  29-39
  3.1 引言  29
  3.2 实模态理论  29-30
  3.3 轻量化前后车体钢结构模态分析  30-39
    3.3.1 模态分析有限元模型的验证  30-32
    3.3.2 车体钢结构模态分析的有限元模型  32
    3.3.3 车体钢结构模态分析结果  32-33
    3.3.4 车体钢结构的模态分析结论  33-39
第4章提速客车系统的动力学响应分析  39-57
  4.1 25K硬卧客车系统动力学响应计算说明  39-42
    4.1.1 动力学响应性能评定  39-40
    4.1.2 运行平稳性计算和分析方法  40-42
  4.2 25K硬卧客车系统非线性数学模型的建立  42-46
    4.2.1 模型中的非线性环节  42-43
    4.2.2 25K硬卧客车系统数学模型  43-46
  4.3 25K硬卧客车系统动力学响应分析  46-56
  4.4 25K硬卧客车系统动力学响应分析结论  56-57
第5章提速客车车体冲击大变形的研究  57-79
  5.1 关于车辆碰撞的研究方法和成果  57-63
    5.1.1 国外对车辆碰撞及乘客安全性分析的三个步骤  57-62
    5.1.2 碰撞能量控制的两个基本原理  62
    5.1.3 基于结构碰撞的车辆设计原则  62
    5.1.4 本文对车辆碰撞所做的工作  62-63
  5.2 碰撞分析软件的程序求解步骤  63-64
  5.3 车辆的耐碰撞度分析  64-68
  5.4 轻量化前后车体碰撞特性分析  68-79
    5.4.1 LS-DYNA求解文件的形成  68
    5.4.2 碰撞模拟的计算结果分析  68-78
    5.4.3 碰撞数值模拟计算结果总结  78-79
结论  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-86
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  86

提速客车车体轻量化问题的研究

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