散體貨物作用下重載敞車力學(xué)特性研究.pdf

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(dāng)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(jié)構(gòu)，會因運輸過程中散體的非線性作用而表現(xiàn)出復(fù)雜的動力學(xué)響應(yīng)，加大車體結(jié)構(gòu)的彎曲、扭轉(zhuǎn)等變形，增加結(jié)構(gòu)疲勞破壞的幾率。散體的復(fù)雜特性加大了貨車新車型的設(shè)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(shè)計需求，

2、因此開展重載貨車結(jié)構(gòu)力學(xué)特性研究有著重要的意義。本文結(jié)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(xué)、動力學(xué)兩個方面對散體-敞車耦合系統(tǒng)進(jìn)行了研究，為科學(xué)的設(shè)計制造重載敞車提供理論依據(jù)。重載敞車設(shè)計研究中的關(guān)鍵問題是散體對車廂端墻、側(cè)墻的側(cè)壓力計算以及散貨對車廂整體的動力學(xué)影響，本文主要對以上問題進(jìn)行研究，研究內(nèi)容如下:
　　1、對敞車端墻的動力學(xué)特性進(jìn)行了深入研究?；趘on-Karmen

3、板理論，結(jié)合散體特殊的力學(xué)性質(zhì)，建立了考慮散體作用的敞車端墻動力學(xué)理論模型。在該模型的基礎(chǔ)上，研究了車廂端墻設(shè)計中關(guān)鍵參數(shù)對端墻力學(xué)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(shè)計提供了理論參考。
　　2、根據(jù)敞車端墻、側(cè)墻的受力特點，引入土力學(xué)相關(guān)理論，提出了一種敞車端墻、側(cè)墻的側(cè)壓力的解析方法。針對敞車端墻，考慮土拱效應(yīng)及車廂尺寸的影響，取曲線破裂面，應(yīng)用莫爾圓理論及極限平衡理論，推導(dǎo)了一種與實驗結(jié)果更

4、為接近的端墻側(cè)壓力解析方法，為車體設(shè)計輕量化提供依據(jù);針對敞車側(cè)墻，推導(dǎo)了以旋輪線作為破裂面的側(cè)墻側(cè)壓力計算公式，并通過與實驗結(jié)果的對比驗證了公式的正確性，得到了側(cè)墻側(cè)壓力沿高度方向的非線性分布，并對重載敞車側(cè)墻設(shè)計中的關(guān)鍵參數(shù)與側(cè)墻側(cè)壓力之間的關(guān)系進(jìn)行了研究及討論。
　　3、對散體-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的實驗方法進(jìn)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(jié)構(gòu)的模態(tài)實驗方法，研究了散體作用及不同激勵方式對結(jié)構(gòu)模態(tài)特性的

5、影響，并以此方法為指導(dǎo)進(jìn)行重載敞車的模態(tài)實驗，對敞車的力學(xué)性提出了一些建議。通過研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)實驗分析可以保證測點及激勵點位置的準(zhǔn)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(jié)構(gòu);隨著物料的增多，結(jié)構(gòu)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(jìn)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(zhuǎn)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