圖5和6還表明懸浮架的彈性變形主要在緩和曲線段得到反映,在圓曲線上彈性變形有較大的復原,近似為一較小值。在直線段上懸浮臂彈性變形極小(為保持懸浮架初始不變形,已對其施加預應力),這是因為曲線線路橫坡角在緩和曲線段逐漸變化,而在圓曲線上為一定值(扭轉率為零)。在前緩和曲線段,前懸浮框正向扭轉,后懸浮框反向扭轉,在后緩和曲線段則剛好相反;前、后緩和曲線上懸浮架的扭轉變形方向相反,這與緩和曲線理論是吻合的。
進一步分析可知,前緩和曲線段上懸浮架的整體變形效果如圖7所示。圖7中,AzI~Az4分別為懸浮框同側兩個弓形腳鉸點的扭轉彈性變形之和的一半,如△zI=(第1位全局變形-第1位懸浮臂變形+第3位全局變形-第3位懸浮臂變形)/2。為了定雖分析懸浮架的扭轉變形,定義前、后懸浮框的近似扭轉角計算公式如下:
圖8現實了按公式(5)計算得到的前、后懸浮框及懸浮架的近似扭轉角以及懸浮架縱向長度內線路的近似扭轉角(懸浮架中心處線路扭轉率x3.096m)。圖8表明,在緩和曲線段中點(線路扭轉率最大),懸浮框和懸浮架扭轉角最大,懸浮架最大扭轉角約為0.125°,而3.096m長線路的扭轉角約為0.149°,兩者較為接近;前、后懸浮框的扭轉方向剛好相反。上述分析說明懸浮架的彈性扭轉及其自身更好的適應了扭轉的曲線線路,同時也表明建立的彈性懸浮架模型是合理的,計算結果也是可信的。
5結論
(1)闡述了彈性懸浮架動力學建模在多體仿真軟件中的實現原理,聯合利用了CAD軟件SolidWorks、有限元分析軟件ANSYS以及多體動力學仿真軟件SIMPACK,建立了包括車輛彈性懸浮架及其他剛體不見、點磁懸浮和導向控制系統的剛彈性整車動力學分析模型,為高速磁浮車輛系統動力學建模提供了新思路。
(2)仿真分析了曲線通過時懸浮架彈性變形動態相應。計算結果表明,高速磁浮車輛以250km/h通過半徑2260m曲線時,在前緩和曲線段中點懸浮架發生最大變形,主要表現為懸浮絮的彈性扭轉,最大扭轉角約為0.1250,與懸浮架縱向長度內線路最大轉角0.149°較為接近。
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