白车身模态灵敏度分析及结构优化

以白车身的3个低阶模态--第1个弹性体模态、一阶扭转模态及一阶弯曲模态对应固有频率的提高为目标,以白车身总成各板件的厚度为设计变量,得到3个重要模态固有频率对各板件厚度的灵敏度.将3个重要模态的相对灵敏度综合考虑,在基本不对模具进行修改的条件下,通过调整"敏感"板件厚度,对白车身的结构进行优化.优化结果显示,车身模态指标及刚度有不同程度的提高,而车身质量没有明显增加.     

高速动车组转向架部件结构的动力优化

为解决高速动车组运用时转向架部件结构的固有频率分布与轮轨激扰的频率分布接近问题,对转向架部件进行特征值灵敏度分析,确定部件结构参数对固有频率的灵敏程度.然后,选取灵敏结构参数为设计变量,采用改进的可行方向法对转向架部件以频率为约束条件、重量最小化为目标函数进行动力优化设计.优化后的转向架部件的一阶频率提高至42 Hz,...     

基于结构稳定性的不锈钢点焊车体车顶焊点布置优化

依据结构稳定性理论,研究不锈钢点焊车车顶焊点冗余问题.首先,研究某不锈钢点焊车体的车顶焊点数量对车顶纵向刚度的影响以及车顶各区域发生屈曲的顺序,确定车顶焊点冗余区域为弧顶;然后,对该冗余区域的三种焊点布置方案进行结构稳定性对比分析,确定弧顶区域可减少3 000多焊点的布置方案;最后,将弧顶区域焊点布置映射到整车车体模型中,在EN12663-2010标准的载荷作用下,对车顶焊点优化前后车体性能进行有限元分析.结果表明:超员状态的车体底架边梁下翼缘中心垂向位移变化小于0.2 mm;车顶边梁高度300 k N压缩下,最大应力发生部位不变,应力变化小于2 MPa;车体结构的一阶垂向弯曲、一阶扭转和车顶横向弯曲的振动频率变化均在0.1Hz以内.     

基于俄罗斯车辆计算与设计规范的棚车车体强度分析

将俄罗斯设计规范与我国TB/T 1335-1996标准进行了对比分析,总结出基于俄罗斯规范的棚车车体强度分析的载荷工况;依据棚车部件结构的传力特点,创建了某棚车车体强度分析的仿真模型,并在俄罗斯规范提供的载荷作用下,对其车体结构进行静强度有限元分析与结构优化,使车体结构设计满足俄罗斯设计规范的要求.     

基于灵敏度分析的座椅安装模态优化

建立某轿车带挡风玻璃白车身和驾驶员座椅有限元模型,对座椅进行模态分析,对比座椅约束模态和安装模态的差别,并通过模态试验验证其有限元模型的可靠性,针对未达到目标值的座椅模态,通过改进座椅连接、结构、板件厚度等步骤进行优化。在板厚优化前引入模态应变能分析法,减少模态灵敏度分析量,提高优化效率。优化后座椅1～2阶模态分别提升1.4 Hz和4.35 Hz,达到目标要求。     

基于元结构的数控立式车床床身静动态特性分析与优化

根据床身内部两种元结构的尺寸特点,采用参数化优化设计方法找出其最优结构参数.以提高床身低阶模态固有频率和轻量化为目标,对床身内部筋板参数进行优化,并提出了床身的两种优化设计方案.通过将这两种方案进行综合,得到最终的床身结构优化设计方案.最终床身一阶固有频率提高了14.91 Hz,质量下降了480 kg,并且其静刚度也得到了提升.     

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.     

轿车白车身动静态性能及灵敏度分析

建立了轿车白车身有限元模型,应用HyperWorks软件进行动静态性能分析,得到白车身的弯曲刚度和扭转刚度及前10阶自由模态的固有频率和振型,同时对弯曲刚度、扭转刚度、1阶弯曲频率和1阶扭转频率进行评价。在此基础上,采用直接灵敏度和相对灵敏度结合的方法对白车身各部件进行灵敏度分析。结果表明:白车身弯曲刚度、1阶弯曲频率和1阶扭转频率满足要求,扭转刚度不满足要求,需要提高,同时灵敏度分析为白车身性能的优化提供了参考价值。     

某轿车白车身结构的灵敏度分析及结构优化

对某轿车白车身建立有限元模型,进行了理论模态分析,并通过模态试验对有限元模型进行了验证.针对白车身在常用车速下的共振问题,分析了白车身固有频率对各结构板厚度的灵敏度,找出了灵敏度较大的构件.在此基础之上,以低阶模态频率为状态变量,以相对灵敏度较大的板件厚度为设计变量进行优化,取得了较好的效果.     

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。     

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.     

电动汽车动力电池包模态分析及优化

为精确预测电动汽车动力电池包的动态特性,建立某款电动汽车动力电池包的有限元模型,采用兰索斯(Lanczos)方法对该电池包进行模态仿真分析。分析发现:电池包的前3阶固有频率分别为9.976、18.836、22.223 Hz,该频率在路面、传动系统、车身、车桥等的外界激励频率0～30 Hz中,使用时极易发生共振现象。由模态振型看出,电池包前6阶模态的最大变形皆位于箱盖顶部。运用OptiStruct软件对电池包箱盖进行形貌优化,对优化后的电池包重新进行有限元模态分析,结果表明:优化后电池包的固有频率均大于30 Hz,可有效减少共振的发生。     

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。     

碳纤维复合材料车体承载部件的设计

为提高轨道车辆的车体承载结构性能,以关键承载部件——车顶的设计心得为基础,对相同结构的金属材料车顶与碳纤维复合材料车顶进行研究,通过仿真分析和对比,结果表明使用碳纤维复合材料制成的车顶性能更加优异.同时,通过分享碳纤维在轨道车辆领域的设计理念、验证方法、质量评价,力图构建涵盖设计、生产、检测和验证全过程的碳纤维车体技术标准体系.     

长大平车车体结构的拓扑优化设计

在对长大平车车体进行静强度和疲劳强度分析的基础上,分析关键部位的位移和应力指标对车体结构板材厚度的灵敏度,并基于灵敏度信息确定主要板材结构的拓扑优化模型,利用优化求解器进行拓扑优化.基于拓扑优化结果,给出车体结构的新设计方案并校核其静强度及疲劳强度.新设计方案在保证车体强度的同时,使车体减重1.3 t,较好地实现了车体轻量化的目的.优化结果为长大平车车体结构的创新设计提供了有价值的参考.     

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.     

基于变分模态分解和奇异值分解的结构模态参数识别方法

为了准确获得结构的固有频率、阻尼比与振型, 将变分模态分解与奇异值分解相结合, 提出一种新的结构模态参数识别方法; 基于已有时频参数识别方法, 根据测量的脉冲激励与加速度响应估计系统的频响函数, 对系统的频响函数进行反傅里叶变换得到脉冲响应函数; 对各测点的脉冲响应函数进行变分模态分解, 得到与结构固有频率对应的本征模态分量; 提取本征模态分量的固有频率, 利用与固有频率相近的本征模态分量作为行向量构造奇异值分解矩阵, 对所构矩阵做奇异值分解, 利用最大奇异值重构左、右奇异值向量, 识别结构的振型、固有频率和阻尼比; 通过四自由度质量-弹簧-阻尼模态仿真试验和车体横梁锤击模态试验, 验证了所提出的模态参数识别方法的有效性。研究结果表明: 在四自由度理论模型参数识别中, 系统固有频率和阻尼比的识别结果与理论计算结果的最大相对误差分别不超过0.025%和1.490%, 理论计算与识别的1~4阶振型的模态置信度分别为0.999、1.000、0.999和0.999;在车体横梁锤击模态试验中, 提出方法识别的固有频率和阻尼比与理论计算结果的最大相对误差分别不超过1.57%和1.47%, 且车体横梁的理论振型与识别振型趋势相同。可见, 提出的方法能有效识别结构的模态参数。      

客车车身骨架动态特性分析

以某客车为例,建立了该客车车身骨架的有限元模型.对整车模型进行了模态分析和谐响应分析,结果表明:在车身的第十三阶振型至第十六阶振型中,车身结构模型的中后段变形较大,尤其是发动机底架后段变形较大,当外界激励频率接近固有频率时,会发生共振;当外界激励频率在50,91 Hz时,车身骨架结构模型中后端和尾部振动的幅值较大,该激...     

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。