帶橡膠墊的高圓簧組合系統(tǒng)非線性剛度研究.pdf

1、隨著近年來的軌道車輛高速化發(fā)展，為了滿足垂向大撓度，橫向小剛度以及隔振等設計要求，越來越多的新型機車采用高圓簧形式的二系懸掛。在高圓簧組合系統(tǒng)中，橡膠墊以其超彈性和大變形成為降低橫向剛度的關鍵。
　　 由于機車二系懸掛的各向剛度是影響機車車輛動力學性能指標的關鍵因素，因此精確獲取其各向剛度參數(shù)具有十分重要的意義。目前，國內外對于高圓簧串聯(lián)橡膠墊組合系統(tǒng)的剛度分析主要為經驗公式法和試驗方法。然而公式法屬于線性估算方法，所得出的剛度

2、值不能很好的反應車輛運行中橡膠墊的剛度特性，更無法表征高圓簧組合系統(tǒng)的非線性特征;試驗方法雖然可靠，但在機車車輛設計計算階段，無法實施。隨著非線性計算仿真水平的不斷完善，對機車二系懸掛進行非線性特性分析成為可能。運用非線性有限元方法對高圓簧組合系統(tǒng)的各向剛度進行分析可以較為真實的仿真實際情況。因此，本文基于Abaqus非線性有限元軟件，對橡膠墊及高圓簧組合系統(tǒng)進行了非線性剛度分析，并與經驗公式計算結果和準線性分析結果做了對比研究，論文做

3、了如下幾方面工作:
　　 (1)為了獲取Mooney-Rivlin本構關系合理的參數(shù)，建立了軸對稱橡膠支座有限元模型，通過分析不同系數(shù)取值下的橡膠支座垂向剛度，本文提出Mooney-Rivlin本構模型的參數(shù)取值為C2/C1=0.25。
　　 (2)基于Mooney-Rivlin木構關系建立橡膠彈簧的非線性有限元模型，分析了橡膠墊垂向剛度，橫向剛度和彎曲剛度特性。其中垂向剛度及彎曲剛度表現(xiàn)出隨位移增大而增大的強非線性，而

4、橫向剛度則表現(xiàn)為逐漸減小的弱非線性。與公式法和準線性有限元法結果相比，橡膠墊垂向剛度最大誤差可達50％，橫向剛度誤差最大儀為4％。
　　 (3)建立完整的高圓簧串聯(lián)橡膠墊非線性有限元模型，進而分析了組合系統(tǒng)的垂向及橫向非線性剛度，其中垂向剛度為568.5～571.1N/mm，橫向剛度為154.5～133.2N/mm。進一步研究了橡膠墊對高圓簧各向剛度和應力的影響，結果表明橡膠墊對組合系統(tǒng)的垂向剛度影響較小，對橫向剛度的降低效果明