动车组车体车门设计及模态性能改进

车体模态频率是影响车体性能的重要动力学参数,车体模态计算和分析是设计过程中的重要内容.建立了城际动车组铝合金车体有限单元模型,用有限单元法计算了车体模态,分析了车门位置、车门高度、车门宽度、中间车门与窗口之间的距离对车体模态频率的影响.研究表明:车门位置、高度均对车体模态有较大影响,两端车门向车体两端移动可以提高车体一阶垂弯模态频率,降低中间车门高度可以明显提高车体一阶扭转模态频率.通过重新布置车门位置、修改车门尺寸及门框结构,在保证车体重量不变的情况下使车体模态频率得到了较大提高.     

动车组车下设备安装刚度对车体模态影响研究

建立了包括车下设备在内的动车组车体有限单元模型,用有限单元法计算了整备车体模态,计算了车下设备吊悬刚度为静刚度、动刚度及全部刚性吊悬时的车体模态,计算分析了车下设备采用弹性吊悬时吊悬刚度改变对车体前3阶模态频率的影响.研究结果表明,采用静刚度计算得到的车体模态频率最大,动刚度时车体模态频率最低,全部刚性吊悬时车体模态频率小于静刚度大于动刚度;总体来看,随着吊悬刚度增加,车体前3阶模态随着之率增加,但在静刚度值车体模态频率出现峰值.     

基于约束阻尼层的高速客车车体弯曲振动的抑制

为了降低车体的弹性振动,将车体考虑为两端自由等截面欧拉梁,建立了铁道客车刚柔耦合系统垂向动力学模型,通过幅频特性分析计算了系统各部件固有模态以及车体模态损耗因子对车体弹性振动的影响。对车体表面局部进行约束阻尼处理,通过合理假设推导了含有约束阻尼层的车体模态损耗因子的计算公式。数值分析结果表明:车体一阶弯曲自振频率接近人体振动敏感区域,为减小车体弹性振动,必须首先降低一阶弯曲振动。良好的乘坐舒适性可以通过增加车体结构的损耗因子来实现,车体局部贴附约束阻尼层可以增加车体结构阻尼。为了使车体结构获得最大的损耗因子,阻尼材料应该贴附在弯曲变形最大的位置,并且约束层和粘弹性层贴附长度和厚度有一个最佳值。只要选择合适的阻尼材料,就能获得很好的减振效果,从而达到提高高速客车乘坐舒适性的目的。     

矩形简支薄板振动模态及灵敏度分析

基于矩形简支薄板模态频率的理论解,推导了模态频率对薄板厚度灵敏度理论解,通过实例计算了矩形简支薄板前10阶模态频率及灵敏度,并计算分析了厚度增加单位值时模态频率灵敏度理论差分解;建立了矩形薄板的有限单元模型,用有限单元法计算了矩形简支薄板的模态频率和振型,分析比较了有限单元数量对模态计算精度的影响;基于有限单元法,用数值微分法计算了薄板模态频率对板厚度的灵敏度,并计算分析了基于有限单元法的模态频率灵敏度差分解.理论推导和计算结果表明,简支矩形薄板模态频率对板厚度灵敏度的理论解与厚度无关,数值微分模态频率灵敏度与理论解的误差最小,其精度高于理论差分解和有限元差分解,证明了数值微分法模态频率灵敏度的准确性和有效性.     

简谐激扰下模态参数对垂向平稳性指标的影响

用模态坐标变换法推导了用模态参数描述的车辆垂向平稳性指标计算表达式．以二系悬挂15自由度铁道车辆悬挂系统为例,研究了车辆系统模态参数（模态频率和模态振型）对车辆垂向平稳性指标的影响．研究表明,车体模态频率对车辆的平稳性指标的影响最为明显,不同阶的模态阻尼比对平稳性指标的影响存在较大差异,一阶阻尼比对平稳性指标的影响较二阶阻尼比影响大．     

高速列车整备车体谐振分析

针对高速列车车体与设备和悬挂之间的谐振问题,利用ANSYS对某高速列车整备车体及其车下吊挂设备进行仿真分析,结合该车体在线路试验中测得的悬挂系统的振动加速度,以此来识别车体和悬挂系统的模态参数,进而判断车体和车下设备及悬挂之间是否有谐振产生.针对该车车体仿真计算结果,为了提高车体整备状态一阶垂弯频率,质量较大的车下设备...     

高速动车组车下吊装联接参数对车体模态的影响

以试验数据为依据,调整了高速动车组车体的有限元模型,研究了车下吊装设备与车体连接橡胶刚度、车下吊装连接点数量、车下吊装结构建模方式对车体一阶垂弯振动模态的影响.研究结果显示,车体一阶垂弯振动模态随车下吊装设备与车体连接橡胶刚度的增大而有较大幅度增大,而吊装连接点数量和吊装结构建模方式对一阶垂弯振动模态影响较小.     

基于特征值敏度分析的快捷货运全侧开棚车车顶振动品质研究

采用特征值敏度分析与结构优化技术相结合的方法研究全侧开棚车车体结构模态问题.通过全侧开棚车车体结构模态分析,发现其车顶结构的固有频率偏低;将车顶等部件的厚度作为设计变量,对其一阶固有频率进行灵敏度分析,获到车顶内蒙皮厚度对频率最敏感,灵敏度值为0.936;以重量为约束条件、一阶固有频率最大化为目标函数,采用可行方向法对车顶部件进行动力优化设计,并将优化结果映射到整车车体模型上,进行车体结构模态分析,车体第一阶固有频率提高至5.749 Hz,第四阶固有频率提高至11.352 5 Hz.     

基于自适应响应面法的动车组牵引变压器弹性吊挂设计

针对某型动车组原始吊挂刚度下车体地板振动较大导致乘坐不舒适的现象,对动车组牵引变压器吊挂刚度进行优化设计。在优化设计过程中,采用拉丁超立方设计方法进行采样,根据所得的样本数据,引入自适应响应面法对变压器吊挂刚度进行优化设计,避免了传统响应面法完全依赖于最初样本点的问题。对优化设计后牵引变压器吊挂刚度的减振效果进行验证,车体地板垂向振动加速度得到大幅度降低;计算得到吊挂频率为9.0 Hz,远小于刚性吊挂时车体一阶垂弯频率;并且模态分析后一阶垂弯模态频率保持在10 Hz以上,符合动车组模态匹配要求。     

基于弹性车体模型的高速客车动态响应

为了在动力学仿真模型中考虑车体的弹性,使仿真计算结果更接近实际,并为车体轻量化提供理论基础,建立了基于车体弹性和刚性的高速客车非线性动力学模型,分析了车体弹性振动对运行平稳性的影响。通过该车的整车滚振试验台试验,对动态响应的仿真计算结果进行了试验验证。车辆一阶垂向弯曲自振频率对车辆心盘和车体中心测点的平稳性指标影响曲线表明：在车体中心点,两个模型的平稳性指标差异较大,客车运行速度的提高使车体弹性对车体响应的影响加大,因此对采用铝合金等轻型材料的高速客车车体,设计中必须提高车体的一阶垂向弯曲频率。     

CRH2G高速列车车体振动性能分析

对新型高寒抗风沙动车组CRH2G七车车体,利用ANSYS软件进行建模和仿真计算,获取车体前4阶整车模态参数,并与运行模态试验测试结果作对比,验证了有限元模型的正确性.根据模态仿真分析结果,得到车体振动频率和振型等固有参数,同时也验证了CRH2G型车体最重要的一阶垂向弯曲振型对应的固有频率大于10 Hz,符合设计标准要求,为车体振动性能改进及优化设计提供参考依据.     

高速动车组车体模态分析建模方法及试验验证

基于"刚度等效"原则,建立某自主研发的高速动车组车体刚结构有限元模型,车体一阶垂向弯曲和一阶扭转的振动频率的数值解与模态试验值的误差分别为2.75%和7.90%;在此基础上,以整备状态车体有限元模型重心与实际重心一致为质量分布原则,创建五种整备状态车体模态分析模型.模态分析结果表明:与实际重心最接近的模型5的计算结果与试验结果最为接近,误差分别为0.03%和6.85%;建议车体方案设计阶段采用模型2的建模方法估算整备状态车体模态.     

基于动车组车体结构改进的低阶模态分析

车体前三阶模态特别是一阶垂向弯曲模态是车体设计中需要控制的一个重要参数.车体结构的改进设计,必然会使引起车体的振动模态数改变.因此分析出车体各大部件的结构变化对于车体低阶模态的影响因素及其规律,为车体创新性设计提供了一个可参考的设计原则.     

汽车电控单元散热器的模态分析

汽车ECU散热器的动态性能直接决定了ECU各个部件的工作稳定性,对电控单元散热器进行动态特性分析是保证汽车可靠性的主要技术手段.采用频率多参考模态拟合方法进行了模态试验,获得了散热器的3阶模态参数.根据ANSYS软件计算的模态参数与试验模态参数的比较结果,通过改变有限元几何模型形式和提高单元阶次等方法,修正有限元模型及其边界条件,最终达到模态频率的计算值与实验值最大相对误差为2.4%.获取的散热器模态参数.为汽车ECU散热器动态性能的优化提供了依据和参考.     

地铁B型车车体静强度及模态计算

应用有限元方法及ANSYS软件建立了地铁车辆车体结构有限元分析模型,根据地铁车辆受力分析和危险程度,选择拖车(头车)作为计算、分析对象,确定了有限元模型的计算载荷、常见计算工况和评定标准,计算了车体在整备状态下的车体静强度,分析了整备状态和超常状态下的固有频率和振型。结果表明,地铁车体静强度在常见计算工况下皆能满足相关标准的要求,车体一阶扭转和一阶垂向弯曲自振频率偏低,一般要求车体在整备状态下的自振一阶垂弯频率应大于10 Hz,以避开转向架的点头频率;减小结构质量的同时增大结构刚度,在满足车体强度要求下,可以实现以降低次要的振型频率来提高主要的振型频率的目的,并可进一步地减轻车体质量。     

基于响应曲面法的异形桥梁动力特性影响因素分析

针对异形桥梁动力特性影响不明确的问题,研究了匝道半径、暗横梁厚度、箱梁截面高度和支座系数对异形梁动力特性的影响。首先,采用响应曲面法和Box-Behnken试验设计方法对4个影响参数进行试验设计;然后,建立试验组相对应的ANSYS有限元模型,提取一阶模态频率响应值,将频率结果代入到Design-Expert 10软件进行分析。结果表明:4种影响因素对异形桥一阶模态频率的影响作用极为显著,一阶模态频率与匝道半径和暗横梁厚度呈负相关关系,与支座系数和箱梁截面高度呈正相关关系;双因素交互作用显著性较弱;根据二次多项式回归分析结果得到异形桥一阶模态频率与4种影响因素的拟合公式,能够快速、准确地计算复杂结构的响应变量。     

辅助索接地的简化索网-阻尼器系统的阻尼和频率

索网-阻尼器-接地辅助索系统的振动特性研究对于拉索减振问题具有重要的工程应用价值.本文建立了由2根水平拉索和1根锚固于桥面的辅助索组成的简化索网系统,将辅助索简化为线性弹簧单元,基于弦理论,由拉索锚固端的位移边界条件和阻尼器、辅助索安装位置处位移及力的连续条件,推导得索网系统的复特征值方程,并由此求得阻尼和频率的数值解.以3、4阶振动模态为例,讨论了弹簧刚度、安装位置对最大模态阻尼比、阻尼器的最优阻尼系数和相应振动频率的影响.研究结果表明,索网系统的各阶模态存在奇数阶和偶数阶两种模态,两种振动模态具有不同的振动特性.随着辅助索与桥面连接段刚度的增加,最大模态阻尼比可能的取值上限将增加至单索-阻尼器系统的最大模态阻尼比值的2.0~2.4倍,但辅助索可选择的优化安装区间则变得更为狭窄和分散.      

新一代高速动车组中间车车体的强度及自振频率

以新一代高速动车组中间车车体为研究对象,在车体结构的三维几何模型的基础上,利用大型通用建模软件Hypermesh进行前处理,建立了车体有限元模型,并以Ansys软件进行了分析求解首先对车体的典型荷载工况进行分析,给出静强度评估;其次通过对车体进行模态分析以及根据近似理论的计算,给出了理论估计值和模态分析值的刚度评估,为车体结构的实际设计和优化提供了有效的参考依据.     

桥梁顶推施工及预应力分析研究

提出了可设置中间支撑的有限单元法用于桥梁顶推施工分析,使用可设置中间支撑的有限元单元,使得对桥梁顶推施工过程的分析变得十分方便,不仅简化了单元划分方式,即在划分主梁单元时不需要考虑支座的位置,而且还减少了主梁单元的数量,提高了运算速度。最后的数值算例表面,使用此类单元计算的结果精度是可以得到保证的,另外,还可以对桥梁的顶推施工过程进行动力分析。     

异性截面钢拱桥整体-局部稳定性研究

运用有限元软件建立某钢结构拱桥梁-板-壳混合有限元模型,计算分析了3种工况下前6阶弹性稳定屈曲系数及模态,并与梁单元模型进行了对比.计算分析结果表明:恒载工况下,2种模型前5阶模态相同且屈曲系数相差极小,混合模型第6阶模态表现为加劲肋局部失稳,且屈曲系数较梁单元模型小;恒载加活载工况下,2种模型前4阶模态相同,且屈曲系数相差极小,混合模型第5～6阶模态表现为加劲肋局部失稳,且屈曲系数较梁单元模型小,风荷载对结构整体及局部稳定性影响均较小.