基于模态参数的工程结构损伤识别方法

介绍了结构故障诊断的技术手段以及应用振动诊断进行结构损伤识别的研究现状。应用有限元程序进行模态分析和频响分析,得到在不同损伤度的条件下轮对局部模态频率和振幅幅值的变化趋势。提出基于频率移动和模态振型变化来判断结构损伤。     

高速动力车曲线走行性能的模拟分析

本文准确描述了高速动力车各部件间的结构关系及曲线轨道的结构特征，建立了完整的动态曲线通过模型，对高速动力车通过曲线时的轮对冲角、轮对横向力，脱轨系数及轮重减载率进行了计算分析，分析表明我国高速动力车的曲线走行性能优良。     

永磁直驱货运电力机车构架强度分析及结构优化

按照标准EN 13749-2011:《铁路设施—轮组和转向架—转向架结构要求的规定方法》,通过有限元分析方法对永磁直驱货运电力机车转向架构架进行了强度校核及模态分析,并且优化了构架牵引梁结构;分析结果表明,该机车转向架构架强度指标满足标准要求,构架模态振型合格,动态性能较好。     

高速客车转向架模态分析研究

对２５０ｋｍ／ｈ高速客车转向架构架进行了有限元模态分析计算和脉冲激励试验模态分析，对该构架的实际承载状态进行了动态特性。通过计算机屏幕上的动画振型分析，可找出容易发生疲劳破坏的地方，也可得到构架的静态特性指标，为今后的结构参数优化和疲劳强度分析提供了依据。     

基于模态贡献量的转向架接地轴端异常振动分析

以某型列车转向架为例,基于模态相关性原理,采用有限元计算和试验相结合的方法,建立了接地轴端的有限元模型,分析转向架接地轴端异常振动问题。通过对轴端关键部件进行模态分析和模态贡献量分析,得到了引起接地轴端异常振动的主要模态。分析结果表明,轴箱转臂在垂向的弯曲振型对振动的影响最为明显。提出了相应的振动控制措施,可为今后解决车辆局部振动问题提供参考。     

基于模态应变能对高速转向架构架的动态性能研究

通过三维建模软件建立实体模型,然后导入到有限元软件ANSYS中进行模态分析,对比了自由状态和不同边界条件下的频率和振型,然后对实际线路上的构架进行了工作模态的测试并进行模态参数的识别。基于模态应变能的分析方法找出构架的薄弱位置,然后对其进行谐响应分析,得到薄弱位置处节点位移随频率变化的曲线,从而为进一步进行构架的动态响应分析以及结构的改进提供可靠依据。     

基于PolyMax模态参数识别法的轴装式制动盘模态试验

针对结构复杂的轴装式制动盘模态参数无法采用有限元法快速准确识别的问题,基于PolyMax模态参数识别原理,搭建制动盘模态试验系统;采用锤击法进行轴装式制动盘的模态试验,运用PolyMax法对采集的频响函数数据进行模态参数识别,提取制动盘前10阶模态、阻尼和振型参数,分析制动盘的模态特性和传感器附加质量对制动盘模态频率的影响。结果表明:传感器附加质量对制动盘结构模态频率无影响;制动盘振动模态形式主要有周向模态、径向模态和混合模态3种类型,在频率1 627 Hz附近存在频率几乎一致的重根模态,模态复杂性比较低,近似为实模态振型,满足循环对称结构的典型模态振型特征;PolyMax模态参数识别法能快速准确地识别轴装式制动盘的模态参数,可为制动盘动力学特性分析和结构优化设计提供基础。     

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。     

高速动车组齿轮箱模态分析及优化设计

本文通过对国内典型高速动车组齿轮箱进行有限元仿真和试验测试,对比两种不同结构型式齿轮箱箱体的模态特征,研究分析了整体箱和分体箱对振型模态的影响,针对局部薄弱区域提出优化设计建议并进行验证.     

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。     

转向架撒砂装置随机振动疲劳分析与状态监测研究

转向架撒砂装置在服役过程中承受来自轮轨的随机振动激扰,其与轴箱体螺纹连接的部位可能出现松脱甚至断裂。文章一方面通过结合模态计算与模态试验对标研究,校验有限元模型,获得模态参数,并综合随机响应分析和疲劳应力评估的Dirlik模型,研究基于模态分析的随机振动疲劳分析方法;另一方面,为增加撒砂装置服役安全,研究了一种基于光纤光栅的状态监测技术,并在台架试验上进行了验证,在设计上保障了撒砂装置的服役安全。     

接触网支持悬挂系统的动态特性研究

以接触网的支持悬挂系统为研究对象 ,采用有限单元法对其进行模态分析 ,从而得到有关支持悬挂系统的固有频率和振型 ,进而对支持悬挂系统的动态特性进行了一定程度的探讨     

考虑车轮谐波磨耗的动车组车轴疲劳寿命

以CRH380BL型高速动车组为研究对象,基于车轮谐波磨耗的实测结果,建立刚性轮轨、刚性轮柔性轨、柔性轮刚性轨以及柔性轮轨4种不同轮轨关系下的车辆-轨道耦合动力学模型,通过对比分析4种模型的轮轨振动特性,得到最能反映真实情况的轮轨耦合动力学模型;基于车轴受力分析,采用有限元软件ANSYS进行车轴静强度计算;采用多体动力学软件计算考虑车轮谐波磨耗的车轴载荷时间历程;根据疲劳累积损伤理论,采用FE-SAFE软件分析考虑车轮谐波磨耗的车轴疲劳寿命。结果表明:柔性轮轨关系更能反映轮轨的真实接触状态;车轴轮座内侧圆弧过渡处的应力最大,为114.4 MPa;考虑车轮谐波磨耗的车轴疲劳寿命约为19.2 a;车轮谐波磨耗导致轮轨振动加剧,对车轴疲劳寿命产生明显不利的影响。     

动车齿轮箱对动力轮对动平衡测试影响的仿真研究

以某型动车的动力轮对为例,根据双面硬支撑动平衡测试挠性转子的特性,建立动力轮对及其齿轮箱的刚柔混合动力学模型,以动平衡测试中轮对轴的径向振动幅值为目标,对动力轮对动平衡测试中齿轮箱的影响程度进行仿真研究。结果表明,带齿轮箱的动力轮对径向振动幅值是不带齿轮箱时的15~20倍,对动力轮对动平衡测试影响大。     

接触网腕臂结构系统动力学分析

根据实际工况建立接触网腕臂结构系统的有限元模型。利用有限元法对此模型进行受力分析,校核其静强度、静刚度。建立腕臂结构系统的动力学模型,通过模态分析得出模型的前10阶固有频率及振型,并通过谐响应分析计算在外载荷的影响下结构的共振频率。通过对腕臂结构系统的动力学分析,得出在外载荷作用下,整体结构系统不会发生共振现象,与实际工程项目相符,为工程实际提供理论支持。     

基于基准有限元模型的箱梁TMD振动控制研究

针对高架桥梁结构引起的振动噪声问题,研究TMD控制箱梁结构振动的特性。为了获得精准的箱梁有限元模型,首先以铁路32 m简支箱梁桥为原型,按10:1的几何相似比设计制作简支箱梁缩尺试验模型,应用ANSYS软件建立初始动力有限元模型;对有限元模型模态分析与试验模型模态测试得到的自由模态信息进行误差分析,并采用基于灵敏度分析的模型修正技术对初始动力有限元模型弹性模量和密度进行修正,得到基准有限元模型,误差确认结果显示修正后的有限元模型更精准地反应箱梁的振动特性;进一步利用基准有限元模型,开展TMD控制简支箱梁桥振动的研究,研究结果表明TMD对于抑制桥梁竖向共振有很好的效果。     

浮置板轨道结构对地铁车辆轨道耦合系统动力性能影响分析

以北京地铁6号线车辆为样本,研究了浮置板轨道对于车辆轨道耦合动力学模型的影响。建模时将浮置板轨道考虑成柔性体,用有限元实体单元建模,并利用模态叠加法进行求解。仿真后得出如下结论:与轨道不平顺引起的冲击相比,采用浮置板轨道后所产生的枕跨冲击、过渡冲击、轨道板冲击并不明显。车辆在浮置板轨道上行驶时,其竖向悬挂系统能够较好地降低轮轨的冲击力;轨道垫板刚度的主要影响是频率在60~150 Hz范围内的振动,对低频振动影响较小。随着轨道垫板刚度的变大,轮轨垂向力和轮重减载率逐渐变大,但其对轮轴横向力和脱轨系数影响很小,对车体振动几乎没有影响。轨道垫板刚度的主要影响是频率在10 Hz左右的轨道板的振动,对浮置板钢弹簧支承力的影响较小,即对路基的减振效果影响较小。     

基于Matlab的连续梁桥动力响应分析

利用插值振型函数法来获得多跨连续梁的振型函数。建立连续梁桥振动方程,利用有限元分析软件Ansys对连续梁进行模态分析并将连续梁成千上万个自由度的有限元模型重构成数个自由度的动力学模型,且保持二者前几阶振型一致。基于M atlab数学分析软件模拟连续梁振型函数,利用ODE系列函数的二次开发函数来求解连续梁桥振动方程。计算表明本文方法可行、有效,具有较高的精度。     

基于EMD和随机减量技术的大型桥梁模态参数识别

结合南京长江大桥结构健康监测信号,提出将经验模态分解(EMD)与随机减量技术(RDT)相结合进行结构模态参数识别的方法。对于环境随机激励,经EMD分解后的结构模态响应,实际上由自由振动响应和外荷载引起的强迫振动响应2部分组成,可应用RDT得到对应模态的自由振动响应,从而识别结构的频率及阻尼。通过与有限元及谱分析结果相比较,证明了将EMD与RDT相结合的方法识别非平稳振动信号模态参数的有效性和合理性,适合于大型桥梁结构的模态参数识别。