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(shè)計(jì)要求，越來越多的新型機(jī)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(guān)鍵。
　　 由于機(jī)車二系懸掛的各向剛度是影響機(jī)車車輛動力學(xué)性能指標(biāo)的關(guān)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(nèi)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(jīng)驗(yàn)公式法和試驗(yàn)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(yīng)車輛運(yùn)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(yàn)方法雖然可靠，但在機(jī)車車輛設(shè)計(jì)計(jì)算階段，無法實(shí)施。隨著非線性計(jì)算仿真水平的不斷完善，對機(jī)車二系懸掛進(jìn)行非線性特性分析成為可能。運(yùn)用非線性有限元方法對高圓簧組合系統(tǒng)的各向剛度進(jìn)行分析可以較為真實(shí)的仿真實(shí)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(jìn)行了非線性剛度分析，并與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果和準(zhǔn)線性分析結(jié)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(gòu)關(guān)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(gòu)模型的參數(shù)取值為C2/C1=0.25。
　　 (2)基于Mooney-Rivlin木構(gòu)關(guān)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(qiáng)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(zhǔn)線性有限元法結(jié)果相比，橡膠墊垂向剛度最大誤差可達(dá)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(jìn)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(jìn)一步研究了橡膠墊對高圓簧各向剛度和應(yīng)力的影響，結(jié)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