高速列车车体与动力包设备耦合振动分析

为研究车体与动力包结构耦合振动特性,计算车体固有模态以及低阶振型,建立了包含车下吊挂动力包的城轨车辆刚柔耦合振动模型,优化分析了动力包结构吊挂参数对车体振动特性的影响。计算结果表明:车体一阶弯曲频率对车辆垂向性能的影响要大于二阶弯曲频率。将动力包的振动以周期激励形式输入模型,当激振频率达到9.5 Hz和16.5 Hz时分别与车体的一阶和二阶弯曲频率相叠加,在此频率下车体的平稳性指标迅速恶化,因此在车辆设计过程中应尽量避免发生该频率下共振。     

浮置式轨道在垂向弯曲振动模态下的振动放大效应研究

弯曲振动是浮置式轨道的主要振动模态。细致分析弯曲振动模态下浮置式轨道的振动放大效应,对优化轨道隔振设计有重要意义。本文基于有限元理论建立浮置式轨道动力分析模型,采用谐响应法,分析谐振荷载作用下轨道系统在频域内的结构响应,并以隔振效率为评价指标,定量分析弯曲振动模态下浮置式轨道的振动放大效应;探讨轨道结构参数的影响规律,推导一阶弯曲振动固有频率的简化计算公式。结果表明:浮置式轨道在弯曲振动模态下的振动有不同程度放大,一阶弯曲振动模态下的放大较明显,在本文参数条件下振动可放大1.69倍;增大板厚、减小板长及减小板下刚度,可明显减小振动放大效应;板厚大于0.55m或板长小于3.6m时,可不考虑轨道弯曲振动导致的振动放大效应。     

车体一阶垂向弯曲频率解析分析

基于Timoshenko梁的振动理论,结合车体结构自身的特点,建立了车体结构一阶垂向弯曲频率的解析计算方法。通过引入截面有效剪切系数的概念,结合截面剪切形状系数,一起考虑车体闭合截面的剪切对固有频率的影响,引入车体垂向形心变异系数对一阶垂向弯曲频率解析式进行修正。利用有限元法和车体模态试验对该解析方法进行了验证。结果显示,车体一阶垂向弯曲频率解析值与有限元结果的误差为2.8%,与试验结果的误差为1.7%,车体垂向形心变异系数对一阶垂向弯曲频率影响最大。     

基于压电元件的高速客车车体弹性振动被动控制

为了降低高速客车车体的弹性振动,提出在车体表面进行压电分流阻尼处理的方案.在将车体视为两端自由等截面欧拉梁的基础上,建立铁道客车刚柔耦合系统垂向动力学模型,模型中包含车体结构阻尼和压电元件.通过幅频特性分析确定系统各部件固有模态.选取压电元件,比较分流电路,确定压电陶瓷最佳安装位置,建立压电分流电路数学模型.数值分析显示:车体一阶弯曲自振频率接近人体振动敏感区域,必须首先降低一阶弯曲振动.对于车体一阶弯曲振动的控制,压电元件应该贴附在车体中部.压电分流电路的电感值与电阻值取最优值时,可明显降低车体一阶弯曲振动峰值.     

侧墙窗户对动车组铝合金车体模态的影响

以动车组铝合金车体结构模态分析为切入点,重点研究侧墙窗户结构参数对车体模态的影响.以某型号动车组的窗户结构设置为研究对象,建立铝合金车体有限元模型,通过Lanczos法获取车体前6阶模态频率,并通过对车体质量和模态的对比分析,提出有利于提高车体模态的窗户设计建议.     

跨坐式单轨车辆车体结构轻量化研究

在保证跨坐式单轨车辆车体整体结构力学特性的前提下,省略了一些非承载件,利用有限元软件建立了车体的有限元模型.以车体质量最小化为目标函数,车体构件应力为约束条件,车体构件厚度为设计变量,对其进行了尺寸优化设计,从而减轻了车体的质量,取得了轻量化的效果.     

铁道客车车体模态分析及垂向弯曲频率优化研究

基于有限元模态分析和试验模态分析技术对某型铁道客车车体进行了模态参数识别。由于整备车体一阶垂向弯曲频率的计算值与试验值均低于标准要求的10Hz,利用有限元模态分析方法对车体结构进行了局部优化,最终使整备车体一阶垂向弯曲频率提高到10.64Hz,满足了标准的要求。     

悬挂式单轨交通系统车辆强度与振动模态分析

基于有限元理论,对某型悬挂式单轨交通车辆车体进行了仿真计算,按照相关标准的要求,结合车辆的实际运行特点,选取了车体纵向压缩、纵向拉伸、单端坠落、两端坠落和架车5个主要静强度工况,以及车体铝合金结构和整备状态的车体结构进行了模态分析计算。研究结果表明:各个主要静强度工况下车体的最大应力均满足要求,并且安全系数都在1. 15之上;两种状态下的车体一阶垂弯振动频率及一阶扭转振动频率均大于10 Hz。另外,悬挂式单轨交通系统车辆作为一种特殊的轨道运载车辆,应特别考虑其防坠落装置的安全性。     

高速列车比例车体侧墙试验模态分析

根据线性系统的试验模态分析(EMA)理论、SIMO分析方法、多参考点模态测试原理,针对1:8比例车体进行侧墙试验模态测试以及模态参数的辨识。根据比例车体外形尺寸,建立试验测试模型;进行传感器的布置并设置模态测试参数;利用锤击法及DHDAS软件系统进行数据采集及分析后处理;利用Polylscf模态提取法,得到比例车体侧墙的前四阶弹性模态参数和对应的阵型。结果表明:该型比例车体侧墙一阶模态为61.6 Hz、二阶模态为120 Hz、三阶模态为125.5 Hz、四阶模态为139 Hz。通过比较不同输入激励类型,比例车体一阶模态对于激励施加位置不敏感,侧墙激励下的二阶、三阶和四阶幅值大于顶板激励幅值,最大相差5.132 m/s2/N,模态响应幅值对于激励施加位置很敏感。信号频谱成分与模态频率一致,证实了试验结果的正确性。     

双层动车组车体结构灵敏度研究

车体结构灵敏度为车体结构修改提供依据,是现代车体结构设计过程中的重要内容之一。本文以某双层动车组车体为研究对象,建立车体有限元模型,计算车体模态、应力及变形。以车体底架、侧墙、顶板、端墙等不同部位板厚度参数为设计变量,用半分析灵敏度方法,以车体模态频率、静载荷作用下的应力和变形为设计响应,计算响应对各设计变量的灵敏度。计算结果表明,车体前3阶模态频率随底架、侧墙、车顶结构厚度的增加而增大,随端墙、牵枕缓部位板件厚度的增加而减小;车体底架变形对下底板、车顶、侧墙各板板件厚度灵敏度较大,为负值;关键位置应力灵敏度多为负值。通过灵敏度计算分析,揭示影响车体性能的主要因素,明确提高车体模态频率、减小变形及应力的措施。通过灵敏度分析对车体结构进行修改,在提高低阶模态频率并保证变形和应力满足要求的前提下,使车体质量减少410kg。     

高速列车车下设备模态匹配及试验研究

本文提出计算整备状态下高速列车车体垂向一阶弯曲模态频率的数值及解析方法,研究并阐释车下设备对整备状态下车体模态频率的影响机理。基于解析方法及隔振理论,提出车下设备与车体模态匹配原则,设计车下设备悬挂参数,并针对设计结果进行试验验证。结果表明,数值方法计算精度高,但不便于工程运用,而解析方法在保证计算精度的同时,能够直接运用于车下设备悬挂设计;相对于刚性吊挂而言,车下设备采用弹性吊挂时,整备状态车体的垂向一阶弯曲模态频率会得到明显提升;车体与车下设备模态频率的合理匹配可有效避免二者间共振的发生,针对所研究的高速车辆,当独立设备固有频率设计为6.5Hz时,设备自振频率能够与车体垂向一阶弯曲模态频率有效分开。在整个运行速度区间内,车辆可以获得良好的运行平稳性,同时车下设备振动亦不剧烈。     

高速客车车体钢结构模态分析探讨

有限元技术的日益成熟和发展,为高速客车车体钢结构的开发、设计提供了可靠的模态参数,为车身设计具有良好动态特性提供了保障。本文论述了有限元法在车体钢结构模态分析和车体动态特性研究中的应用;详细介绍有限元模态分析的理论基础和车体钢结构有限元模型的建立准则;通过对有限元模型计算结果的分析,解决模态分析中存在的问题参数,从而提高车体钢结构的动态性能。     

基于ABAQUS的车体强度分析

根据某型机车车体结构特点,采用Hypermesh软件建立了结构有限元模型;根据EN 12663-2010,参考UIC 566及JIS E 7106 2006,设计了车体计算载荷工况;采用ABAQUS软件对车体钢结构进行了静强度、疲劳强度及模态分析。强度分析结果表明,车体结构强度满足标准要求;模态分析提供了车体结构的前25阶模态频率和模态振型,为车体系统的故障诊断和优化设计提供建议。     

跨坐式单轨车辆头车车体的模态分析

建立了跨坐式单轨车辆头车车体的三维几何模型和有限元模型,并对其进行模态分析,得到了该车体的固有频率和相应的振型.通过对计算结果的分析,指出了设计中可能存在的问题,提出了改进的建议.在低频段的外界激励下,车体的整体振动并不强烈,主要是裙板部分产生较大的振动;为抑制其振动,可采用前、中、后裙板之间进行连接并在后裙板与铝地板...     

机车车体模态分析

本文系统地讨论了机车车体模态分析所涉及的模态理论，研究了车结构的模型化方法和机车车体的模态特征。利用车体结构的对称性，通过合理地约束对称面上节点位，使得车体结构模态分析可以三种模型，即对称弯曲模型、反对称弯曲模型和扭曲模型的计算分步完成，从而大大降低了模型规模。三种模型的计算结果表明，车体振型分为整体型和局部振型。整体振型包括对称弯曲振型、反对称弯曲振型和扭曲振型。局部振主要为侧壁和司机室的局部振     

单层双层集装箱车体振动特征分析

为了分析单层双层集装箱车体振动特征及成因，利用柔性体接口处理技术对策（ITTS），建立了单层双层集装箱专用车辆刚柔耦合模型，并进行了整车模态分析对比和基于轨道谱的车体振动特征分析对比。这两种车体的结构型式是截然不同的，单层车体是利用一根纵梁构成的“鱼刺”形结构，而双层车体则是利用两个边梁构成的“落下孔”型结构。在三大件转向架的摇枕悬挂中，斜楔摩擦“卡滞”所产生的动力作用使单层车体形成了具有二阶垂向弯曲模态振动特征的弹性振动。由于通用转向架的摇枕悬挂与双层集装箱装载方式所形成的惯性特征不匹配，双层车体运动模态振动频率过低，如点头、摇头和侧滚等，造成车体结构产生伴随模态振动。因为双层车体具有“落下孔车”结构特征，其横向稳定性比较差，因而双层车体弹性振动特征与装箱方式有关，只有在上下20ft×2装箱时才出现一阶弯曲模态振动，其他装箱方式则主要表现为车体横向振动。     

考虑车体弹性效应的铁道客车系统振动分析

建立了铁道客车垂向振动系统数学模型。将车体看成两端自由的均质等截面欧拉梁,并考虑二系悬挂采用半主动减振器,导出客车系统的运动微分方程组,给出客车系统各模态共振速度的定义和计算公式。共振速度是车辆系统的固有属性,车体弹性振动各模态共振速度由车体的自振频率和车辆定距决定。计算车体一阶和二阶弯曲振动共振速度及对应的轨道波长,进行了客车系统在轨道简谐输入情况下的幅频特性分析和随机输入情况下的随机响应分析。通过计算可知,为了减小车体垂向共振峰值,车体一阶弯曲自振频率应尽量离开构架的浮沉自振频率;由于车体弹性振动的影响,车体端部的振动加速度和位移要大于中部,弹性车体模型的平稳性指标大于刚性车体;采用半主动减振器能够显著降低车体的加速度、位移和平稳性指标,但会使构架的加速度和位移有所增大。     

跨坐式单轨车辆车体结构静强度分析

在分析跨坐式单轨车辆车体结构特点的基础上,建立了车体结构的有限元模型.结合跨坐式单轨车辆的实际运行状态,确定了垂向弯曲、起动、制动、扭转、吊装等五种工况,并分析了车体结构在各个工况下产生的应力,以判断其静强度是否满足运输要求,为车体的结构优化和疲劳寿命分析提供参考.     

基于相对灵敏度分析的高速列车车体结构优化

针对某高速列车铝合金车体,对其进行静、动态特性的有限元分析,结果表明整备状态下的车体一阶垂弯频率较低。以提高车体的一阶垂弯频率为目的,利用灵敏度分析方法,计算车体的一阶垂弯频率灵敏度,质量灵敏度以及相对灵敏度。基于相对灵敏度的分析结果,确定对模态频率变化敏感的结构区域,并选取以车顶、边梁、端墙及底板等型材的厚度为设计变量的优化模型进行结构优化。优化后的车体一阶垂弯频率提升5.5%,达到11.14Hz,有效地提高了车体的动态刚度。     

高速磁浮列车车体承载结构优化设计研究

高度轻量化设计是具有三明治复合板结构特征的高速磁浮列车技术关键之一。本文首先通过对多种三明治复合板建模方法的分析比较,探讨了适合于三明治板大型结构有限元分析的既有工程精度又较为经济的建模方法;然后,运用优化技术对三明治复合板高速磁浮车体承载结构,建立了以车体结构轻量化为目标函数,以板厚为设计变量,以应力、挠度和一阶弯曲自振频率为约束条件的优化设计模型,并进行结构优化分析研究,获得了高速磁浮车体承载结构的轻量化优化设计方案。