Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dynamic evaluation on ride comfort of metro vehicle considering structural flexibility

Chen Zhaowei, Zhu Guo

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 4

463--478

EN

Traditional rigid vehicle model cannot reflect structural local vibration and flexible deformation, which may affect the accuracy in evaluating ride comfort of metro vehicle. Aiming at this issue, this paper proposes a research method of flexible dynamic behavior based on flexible multi-body dynamics (FMBD), considering the structural flexibilities of key parts of metro vehicle in detail, to study the ride comfort of metro vehicle. First, finite element models of carbody and frame are established, which are then reduced by substructure theory and Guyan reduction method. On this basis, the flexible vehicle-track coupled dynamic model is established. After investigating the difference between the flexible model and traditional rigid model, the ride comfort of metro vehicle on straight line and curve line is then evaluated subjected to rail random irregularity, short-wave excitation and long-wave excitation, respectively. Finally, correlations of carbody vibrations at different locations are deeply investigated. Results show that carbody accelerations calculated by flexible model are larger than those obtained by rigid model. The sensitive frequency band of human is obviously reflected and calculated by flexible model, indicating that the ride comfort of metro vehicle can be more accurately evaluated with the flexible vehicle model. Flexible modes and local vibrations are obviously reflected in carbody vibrations. Vibration at PR (point on roof) location is largest, and vibration at PC (point on floor center) location is smallest. Ride comfort is very sensitive to long-wave excitation while is not sensitive to short-wave excitation. It is not accurate enough to evaluate ride comfort of metro vehicle only according to vibration at floor center, and more data at different locations should be concerned, especially vibrations at air spring locations.

2

An enhanced tire model for dynamic simulation based on geometrically exact shells

Roller M., Betsch P., Gallrein A., Linn J.

Archive of Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. LXIII, nr 2

277--295

EN

In the present work, a tire model is derived based on geometrically exact shells. The discretization is done with the help of isoparametric quadrilateral finite elements. The interpolation is performed with bilinear Lagrangian polynomials for the mid-surface as well as for the director field. As time stepping method for the resulting differential algebraic equation a backward differentiation formula is chosen. A multilayer material model for geometrically exact shells is introduced, to describe the anisotropic behavior of the tire material. To handle the interaction with a rigid road surface, a unilateral frictional contact formulation is introduced. Therein a special surface to surface contact element is developed, which rebuilds the shape of the tire.

PL

Praca przedstawia opracowanie modelu opony w oparciu o koncepcję powłoki geometrycznie dokładnej. Dyskretyzację przeprowadzono z pomocą izoparametrycznych czworokątnych elementów skończonych. Do interpolacji wykorzystano wielomiany Lagrange’a, zarówno dla powierzchni pośrednich, jak i pola kierunku. Zastosowano formułę różniczkowania wstecznego jako metodę dyskretyzacji czasowej dla wynikowych równań różniczkowo-algebraicznych. Wprowadzono wielowarstwowy model materiału powłoki geometrycznie dokładnej by opisać anizotropowe właściwości materiału opony. W celu wyznaczenia interakcji między oponą i twardą nawierzchnią drogi wprowadzono sformułowanie jednostronnego kontaktu ciernego. Uzyskano tą drogą specjalny międzypowierzchniowy element kontaktowy, który odtwarza kształt opony.

3

Analysis of beam elements of circular cross section using the absolute nodal coordinate formulation

Orzechowski G.

Archive of Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. LIX, nr 3

283—296

EN

The beam elements, which are widely used in the absolute nodal coordinate formulation (ANCF) can be treated as isoparametric elements, and by analogy to the classical finite element analysis (FEA) are integrated with standard, spatial Gauss-Legendre quadratures. For this reason, the shape of the ANCF beam cross section is restricted only to the shape of rectangle. In this paper, a distinct method of integration of ANCF elements based on continuum mechanics approach is presented. This method allows for efficient analysis of the ANCF beam elements with circular cross section. The integration of element vectors and matrices is performed by separation of the quadrature into the part that integrate along beam axis and the part that integrate in the beam cross section. Then, an alternative quadrature is used to integrate in the circular shape of the cross section. Since the number of integration points in the alternative quadrature corresponds to the number of points in the standard Gaussian quadrature the change in the shape of the cross section does not affects negatively the element efficiency. The presented method was verified using selected numerical tests. They show good relatively agreement with the reference results. Apart from the analysis of the beams with the circular cross section, a possibility of further modifications in the methods of the element integration is also discussed. Due to the fact that locking influence on the convergence of the element is also observed, the methods of locking elimination in the proposed elements are also considered in the paper.

PL

Elementy belkowe, które są często stosowane w sformułowaniu w globalnych współrzędnych węzłowych (GWW), mogą być traktowane jak elementy izoparametryczne, zatem przez analogię do elementów klasycznej metody elementów skończonych (MES) są całkowane z zastosowaniem standardowej, przestrzennej kwadratury Gaussa-Legendre. Z tego powodu, kształt elementów belkowych GWW jest ograniczony do kształtu prostokąta. W artykule przedstawiono alternatywną metodę całkowania macierzy w elementach GWW, w których siły sprężystości są liczone z zastosowaniem zależności konstytutywnych teorii sprężystości. Opisywana metoda pozwala na wydajną analizę elementów z kołowym przekrojem poprzecznym. Całkowanie wektorów oraz macierzy elementów przeprowadzono poprzez rozdzielenie kwadratury na część całkującą względem osi elementu oraz część całkującą w przekroju poprzecznym elementu. Następnie zastosowano alternatywną kwadraturę do kołowego kształtu przekroju poprzecznego. Liczba punktów całkowania zastosowanej kwadratury jest równa liczbie punktów całkowania standardowej kwadratury Gaussa, przez co zmiana kształtu przekroju poprzecznego nie wpłynęła negatywnie na wydajność elementu. Przedstawiona metoda została zweryfikowana z zastosowaniem wybranych testów numerycznych. Testy pokazały dobrą zgodność z wynikami referencyjnymi. Obok analizy elementów z kołowym przekrojem poprzecznym, przeprowadzono dyskusję dalszych modyfikacji schematu całkowania elementów. Ze względu na zaobserwowanie negatywnego wpływu blokad na zbieżność rozwiązania elementów, w artykule przedstawiono metody ich eliminowania.