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机械系统多体动力学建模与仿真

技术类型：非专利

技术成熟度：仿真级

转让方式：技术转让

创新度：第一级

先进度：标准达标

技术来源：院校

应用领域：软件开发

技术领域：软件

发展阶段：研发

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成果概况

成果评价分析技术应用分析

专利基本信息

专利名称
专利状态		公开号
申请号		专利申请日期
专利授权日期		专利权届满日
专利所属地		专利类型
发明人
权利人
专利摘要

成果概况

简介

一、成果简介动力学主要研究作用于物体的力与物体运动的关系。可以仿真运动机构的动力学运行状况，部件之间的配合状态以及刚柔耦合仿真中部件在不同运动时刻的应力和变形等。对于各个学科中所关注的问题如机构的大变形，复杂的接触关系，非线性，高效计算等问题是目前多体动力学分析中的技术难点和研究方向。通过对多自由度的高速列车系统进行建模并开展理论仿真分析，有助于认识复杂工况下车辆系统的动力学演化规律，有助于揭示车辆某些特有现象的内在机理和特征规律，进而帮助工程师解决工程应用问题以及对产品的进一步优化改进。轴箱轴承是高速列车的关键部件，其性能好坏直接决定了列车的运行安全。目前在列车上普遍安装温度传感器，通过监测轴承等关键部件的温度变化来判断其是否存在故障，然而这种方法极易受到运行工况和外界条件的影响，导致误判率升高。该成果建立的高速列车轴箱轴承多物理场耦合模型可以建立各种影响因素与关键节点温度之间的对应关系，进而对传统的轴温监测法进行阈值优化，降低误判率，同时对轴承故障的产生和损伤机理进行深入分析。二、关键技术及创新点（1）考虑等效锥度和悬挂刚度的随机影响，建立了含有陀螺效应的列车单轮对非线性随机动力学模型，从能量角度研究了轮对随机系统的稳定性和分岔特性，确定了系统的失稳条件以及分岔类型判定标准。（2）建立了高速列车十七自由度横向动力学模型，将其与智能减振器硬件在环实验系统相结合开展了一系列实验研究。（3）采用多体动力学仿真软件建立了高速列车动力学模型，开展了轮轨磨耗预测以及动力学性能演化分析，并进行了参数优化设计。（4）建立了高速列车轴箱轴承转子系统动力学模型，并以润滑因素为中间变量揭示了振动和温度之间的对应关系，建立了高速列车轴箱轴承多物理场耦合模型；（5）研究了外界温度、列车运行速度、载荷、轴承故障等因素对系统振动响应和温度特性的影响，并通过实验对研究结果进行了验证。（6）从机理角度阐释了在不同工况下轴承损伤形成和故障演化的规律，并研究了在轨道不平顺作用下系统的稳定性和特征变化规律。三、知识产权及获奖研究成果发表在 APPLIED MATHEMATICAL MODELLING等 SCI 期刊，共 11 篇，发表在力学学报等 EI 期刊上约 19 篇。四、应用领域及市场前景目前，车辆动力学仿真已经广泛应用于车辆设计、车辆试验、车辆评估等领域，其应用范围还在不断扩大。例如，在车辆设计方面，利用车辆动力学仿真分析车辆的设计参