李文韬，张卫华，苗海涛

(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，成都610031)

0 引言

多柔体系统动力学是动力学分析的发展方向。在铁道车辆领域，为实现货物快速、平稳、安全运输，对车辆运行平稳性、运动稳定性和曲线通过性提出了高要求，因而考虑车体、侧架及摇枕等各重要部件柔性的影响显得不容忽视。关于车辆刚柔耦合动力学的研究，过去已有学者对于各个部件柔性时动力学性能和强度影响有了多方面研究［1-8］。以货车 C70为研究对象，分别建立多刚体、刚柔耦合(考虑车体、侧架及摇枕柔性)、考虑车体柔性、考虑车体和侧架柔性、考虑车体和摇枕柔性的5种空重车模型，分别进行动力学仿真，主要探究考虑各个部件柔性的刚柔耦合模型和多刚体模型之间的动力学差异，提出最优建模方法。

1 刚柔耦合多体系统建模理论基础

柔性体运动方程可以写成如下形式［9］:

式中:M为质量矩阵;K为刚度矩阵;y为系统广义坐标;qε为外作用力向量;qv为科里奥力和离心力;qc为约束力。其中向量可以分解成

其中，r和f用浮动坐标系法分别表示参考坐标和弹性坐标。根据这种分解方式柔性多体系统的运动方程可以写成

质量矩阵、刚度矩阵都可以在现有的有限元程序(SIMPACK)中计算得到。SIMPACK程序是用子结构分析方法，用超单元概念通过界面凝聚功能利用相对较少阶的模态叠加来表示弹性运动。首先运用HyperMesh软件对C70车体和侧架进行网格划分，通过ANSYS对车体和侧架进行模态分析和子结构分析，生成FEMBS接口模块所必须的输入文件，包括质量矩阵{M}、刚度矩阵{K}文件(.sub文件)和模态振型文件(.rst文件)，以及CAD文件(.cdb文件)。……