高速铁路用WJ-8型扣件弹条模态特征试验研究

高速铁路无砟轨道在钢轨波浪形磨耗或车轮多边形磨耗等影响下扣件产生共振导致弹条断裂的情况时有发生。WJ-8型扣件是我国高速铁路无砟轨道结构常用扣件,为了分析其弹条断裂损伤机理,采用锤击激励法对扣件弹条的模态特征进行了试验研究。结果表明:标准安装状态下WJ-8型扣件配套使用的W1型弹条在0～1 000 Hz频率范围内具有2阶模态,第1阶模态振型为弹条两侧肢以扣压端和支承端为支点反对称外翻振动,两侧肢的振动方向相反,第2阶模态振型为弹条两侧肢以扣压端和支承端为支点对称外翻振动,两侧肢的振动方向相同;弹条固有频率波动与安装状态有关,可通过调整弹条安装状态,避免弹条在轮轨的高频激励下产生共振,从而减轻弹条伤损。     

Ⅲ型弹条断裂原因分析

针对一地铁线DT-Ⅲ型扣件弹条断裂情况进行统计和分析,发现弹条断裂主要集中在曲线地段钢轨波磨处。利用有限元方法建立数值模型,分析了弹条安装状态下的模态特征,对弹条在实际工作状态下的振动特性进行了测试分析,并与现场动力学试验结果进行了对比。研究结果表明,当轮轨力激励频率与弹条固有频率接近或一致时,将会引起弹条的共振效应,从而导致弹条断裂。     

弹条Ⅱ型扣件螺旋道钉受力分析

为考察弹条Ⅱ型扣件在既有硫磺锚固方式和预埋套管替代方式下螺旋道钉的受力状态,采用有限元法对安装过程中及列车荷载作用下的螺旋道钉偏心受力状态进行数值计算。结果表明:在既有硫磺锚固方式下,螺旋道钉满足强度设计要求;在预埋套管替代方式下,螺旋道钉应力超过Q235碳素结构钢屈服强度,应提高材料强度等级或改善螺旋道钉受力状态。同时对列车荷载作用下的螺旋道钉受力状态进行了室内试验验证,试验结果与数值计算结果基本一致。     

地铁车辆转向架构架模态试验和仿真分析

对某B型地铁进行了构架线路振动试验,利用PolyMAX方法识别转向架构架在运用过程中的工作模态。基于有限元软件ANSYS建立了B型地铁动车转向架构架有限元模型,利用Block Lanczos法对构架有限元模型进行模态分析。对比仿真结果与试验结果,发现自由模态计算结果与试验结果存在较大差异;对构架有限元模型施加不同边界条件,发现考虑构架一系和二系悬挂、齿轮箱、电机悬挂约束后计算得到模态振型和模态频率与试验结果较为接近,误差小于5%。建议进行构架模态有限元分析时充分考虑边界条件的约束。     

边界条件对比例车体模态参数的影响

边界条件是结构进行模态分析的基础,不同的边界条件施加方式通过改变结构刚度影响结构模态参数。首先通过理论推导计算模态分析和试验模态分析的基本原理,然后对比例车体有限元模型建立5种可行的边界约束条件,计算分析知弹簧悬挂时比例车体前30阶固有频率与自由模态最大误差为0.02346%,边界条件4和边界条件5时固有频率最大误差分别为25.3386%和10.2383%,在试验模态中可用弹性悬挂模拟结构自由模态。对弹簧悬挂、弹簧杆悬挂和空簧支撑3种不同边界条件下的比例车体进行锤击模态试验分析,得出第3阶垂弯频率最大误差分别为2.545%、2.961%和4.812%,均小于误差允许值5%;利用模态判定准则(MAC矩阵)判定试验模态中结构固有频率的相关性,验证了边界条件对比例车体模态参数的影响。     

地铁扣件e型弹条受载特征分析

为了科学探究地铁扣件e型弹条真实受载情况下的受载特征,基于DTⅢ型扣件系统建立e型弹条精细化三维有限元模型,结合金属材料塑性变形和断裂机理研究中的应力状态参数概念,计算分析正常安装状态与共振状态下弹条的断裂危险位置和断裂类型.研究结果表明:弹条现场断裂位置普遍出现在小圆弧与中肢连接处,弹条在正常安装状态下其等效应力最大...     

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。     

基于边界约束刚度参数优化的轨道扣件弹条防断裂设计方法

为了研究弹条服役状态下模态频率与波磨激励频率一致引发的共振断裂问题,建立潘得路FC快速弹条有限元简化模型,通过以弹簧为边界条件模拟弹条不同部位的约束,分析其模态频率随约束刚度的变化规律,提出基于弹条约束刚度参数优化的防断裂设计方法。结果表明:弹条扣压端垂向约束刚度(150～450 N/mm)对弹条第一、三阶模态频率(400、900 Hz)有显著的正相关作用,并对第三阶共振峰幅值有明显影响;弹条后跟下部径向约束刚度(400～1 600 N/mm)的变化,引起弹条第二阶模态频率(660 Hz)的变化,两者呈现正相关关系,同时对弹条第二阶共振峰幅值也有显著影响。弹条第二、第三阶模态频率为危险频率,防断裂设计时应重点考虑。     

基于模态分析的扣件弹条扣压力测试方法

为了提出一种方便高效的扣件弹条服役状态下扣压力的测试方法,首先建立扣件系统精细化的三维实体有限元模型,分析得到扣件弹条扣压力与其固有频率的对应关系,进而提出通过测试弹条工作振动模态从而推测出弹条扣压力的间接测试方法。研究结果表明:扣件弹条扣压力与弹程基本呈线性关系,其对应关系不随轨下胶垫刚度变化而改变,就Ⅲ型弹条而言,其扣压力同弹程之比约为1. 0 kN/mm;服役状态下弹条第1阶固有频率随扣压力变化近似呈线性变化,根据Ⅲ型弹条正常服役状态设计要求以及考虑最大残余变形的安全扣压力,可得在有效扣压力范围内弹条对应的第1阶固有频率为800～1 040 Hz;通过测试服役状态下扣件弹条工作模态频率,即可间接得到服役状态下扣件弹条的实际扣压力,为辨别扣件是否失效提供科学依据和有效便捷的测试方法。     

动车齿轮箱箱体模态相关性分析

以动车某齿轮箱箱体为研究对象,通过有限元计算和锤击法试验分别得到了该齿轮箱箱体的模态频率及振型。为了验证有限元计算结果的准确性,根据振型相关性理论,对2种模态结果进行了相关性分析,验证了齿轮箱箱体仿真模型的有效性和计算结果的准确性,为减少样机试验奠定了基础。     

锤击固有频率法弹条扣压力无损检测仪研发及应用

针对铁路服役弹条实时扣压力不能定量检测问题，研究弹条扣压力激振频率采集测试技术，提出利用弹条扣件系统结构应力与固有频率的关联特性进行弹条扣压力检测方法。对服役弹条Ⅱ型扣件各阶模态和振型进行有限元分析，得到振动传感器最佳布设方向及位置；开展基于弹条在不同激励强度下的响应分析，提出锤击装置锤击力、方向及位置方案。研制弹条扣压力无损检测仪，阐述检测仪硬件主体构成和软件系统功能。通过开展实验室环境下声响与振动传感器采集固有频率对比试验，初步验证了检测仪具有较好的应用效果与推广前景。     

基于CAD/CAE/CAT的圆锯床模态分析及集成优化设计

在Solidworks中建立了圆锯床的整机三维模型并导入到有限元软件ANSYS中,在考虑了机床整机结合部的条件下进行模态分析,得到锯床前6阶的固有频率和振型。利用LMS振动噪声测试系统进行了锯床整机的模态测试,通过实测结果来验证理论分析的准确性。通过对比分析确定了立柱为该锯床整机结构在动态特性上的薄弱环节,并针对立柱做出了改进设计方案。使用最新的CAD/CAE集成优化软件ISIGHT对立柱结构进行参数优化设计,以立柱的前三阶模态为优化目标,经过优化循环迭代计算后得到参数设定范围内最优参数值。研究结果表明:从振型上看,有限元分析分析结果中的二、三、四、五阶模态与测试结果的一、三、四、五阶模态分别对应,固有频率数值上二、三阶模态接近实测值,四、五阶模态相差约20%。相比于初始值,第一阶固有频率提高20%左右;第二、三阶固有频率提高幅度达到50%左右。     

B型地铁铝合金车体模态优化设计

文章利用HyperMesh软件建立了B型地铁铝合金车体有限元模型,并利用ANSYS软件对车体结构进行了模态计算,得到了4种方案下车体的前六阶固有频率及相应振型。根据计算结果提出了改进车体结构的建议。     

B型地铁铝合金车体工作模态分析

针对B型地铁铝合金车体建立了有限元三维模型,采用ABAQUS软件对车体进行模态仿真计算,判断测点位置,并应用BK模态测试系统对地铁车体进行了工作模态试验。提取车体的前三阶模态参数进行对比分析,结果验证了工作模态和仿真模态的一致性。说明针对车体进行工作模态测试的可行性。     

基于弹条与T型螺栓受力安全的WJ-7型扣件安装扭矩最大限值分析

为了合理确定高速铁路无砟轨道WJ-7型扣件安装扭矩最大限值,建立高速车辆-轨道耦合动力学模型,计算分析钢轨垂向动位移变化特征,进而构建WJ-7型扣件系统有限元模型.以钢轨位移和扣件安装扭矩最大限值为输入荷载,分析扣件安装扭矩对弹条及T型螺栓应力状态的影响,提出扣件安装扭矩最大限值的取值建议.结果表明:WJ-7型扣件弹条...     

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。     

CRH_3型动车组动力车轴及轮对动力学仿真分析

应用有限元结构动力学模态分析方法,对CRH3型动车组驱动装置中的动力车轴及轮对进行了动态特性研究：对动力车轴的固有振动频率进行理论分析,并在HyperMesh中建立了动力车轴及轮对的有限元模型,通过HyperMesh-ANSYS数据接口,以ANSYS作为求解器,采用Block Lanczos法,计算出动力车轴及轮对前三十阶模态的固有频率和相应主振型。通过振型分析,为动力车轴及轮对的结构优化设计及其动态响应分析提供了理论依据。     

应用非线性接触理论分析弹条Ⅲ型扣件中弹条的应力和变形

轨道扣件弹条传统的分析方法是将弹条与周围部件接触部位的边界加以约束,并解除某一约束点或面代之以外力。这种计算模型不能真实地反映弹条安装过程中的受力情况,导致计算结果偏差很大。因为弹条与预埋铁座之间,随载荷变化而改变接触状态的边界条件属非线性接触问题,采用一种全新的边界处理方法———非线性接触理论来处理弹条边界条件,进行有限元分析计算,并与传统的边界条件处理方法所计算的弹条结果进行分析比较。其中非线性接触理论利用节点接触反力或节点应力来判断两个物体之间的接触状态,并采用最流行的库仑摩擦模型来模拟两个弹性体接触界面之间的摩擦接触情况,从而很好地处理了上述边界条件。应用残余应力的概念分析了弹条预压强化的机理,为改进弹条设计、制造安装提供科学依据。     

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。     

地铁不锈钢车体静强度计算及模态分析

简要介绍有限元强度计算和模态分析的相关理论,应用有限元分析软件ANSYS,建立地铁动车不锈钢车体结构的有限元分析模型,确定有限元模型的计算载荷和评定标准,计算车体在给定工况下的静强度,以及整备状态下的固有频率和振型.结果表明,车体静强度及刚度在各运用工况下都能满足相关标准要求.