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。     

客车车体的试验模态分析

本文介绍了试验模态分析技术在客车车体动态特性研究中的应用。阐述了多自由度系统实模态分析的理论基础上及模态参数识别原理，以冻结的动画振动展示了二等座车车体钢结构及整备状态下车体的主要模态，并对此作了分析。最后就车体动态特性的有关问题，车体的设计优化和结构改进提出了看法。     

铁路客车车体结构振动模态提升研究

文章以某型铁路客车钢结构车体为例,建立了详细的车体结构有限元力学模型,研究了车体侧墙纵向梁结构、底架边梁结构、侧墙上弦梁结构,以及底架裙板结构对车体结构主要振动模态指标的影响;在此基础上,分析了侧墙立柱和车顶弯梁组成的圈梁结构对车体结构振动模态的影响。研究结果表明:提高车体底架边梁和侧墙上弦梁的刚度,如抗弯截面模量,可以在一定程度上提升主要振动模态指标;底架裙板对车体主要振动模态有较大影响;侧墙纵向梁以及圈梁方案对车体主要振动模态指标的影响有限。     

铁道客车关键系统的模态规划研究

针对铁道客车模态耦合引起的共振问题,提出包含转向架、车体及附属设备的模态规划方法。建立某铁道客车的车体有限元模型,基于Guyan缩减法对弹性车体进行自由度缩减,建立车辆的刚柔耦合分析模型。调整车体主要结构的材料属性改变车体的低阶弹性模态频率,分析弹性模态变化对车辆平稳性的影响及单个模态对平稳性的贡献量,基于动态响应特性对车体局部结构和车载设备进行模态匹配研究,给出了该铁道客车的关键模态规划推荐表。结果表明,该模态规划研究方法具有较好的合理性和适应性,能够应用于其他铁道客车的模态匹配分析。     

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。     

铁路客车车体参数化建模研究

车体的强度计算多采用ANSYS软件，计算功能的强大是该软件的优势，但对于大规模复杂模型来说整个计算过程中建模的时间占了很大一部分，如何提高建模速度是提高整个计算速度的关键，现就这一问题提出一种有效的新方法，即将APDL参数化语言应用到建模的过程中，针对较为复杂的问题编写相应的宏文件进行批处理，将界面操作与APDL操作相结合，以参数化建模处理为主，界面操作为辅，利用这种方法成功建立了一大型机车车辆车体模型并完成了静强度计算，用时只为界面操作的1／2，与传统方法相比大大的提高了建模的速度与精度。     

铁道车辆刚体模态相似性识别

在目前的动力学研究中,无法对不同参数下的相似刚体模态进行计算机自动识别.基于模糊数学中的最大隶属度原则,对刚体振动模态进行相似性研究,得到了准确度较高的相似模态识别方法,能够对随着参数变化而变化的刚体模态进行自动识别和归类;绘制出了准确的参数-模态曲线,为机车的悬挂系统优化中刚体模态分析的后处理提供了有效的手段.     

利用内部骨架提高铁道车辆的车体刚度

本文介绍当前标准不锈钢车体没有考虑到的利用内部骨架补强来提高车体刚度的方法。通过设计、制作刚度试验车体,探讨了利用顶棚补强件、推拉门门箱內柱和地板补强筋、吊环扶手杆、强化型灯具座等内部骨架构成的环状结构来提高刚度及减轻车重的效果。     

铁道客车模态性能仿真计算规范探讨

以某型干线铁道客车为例,对直接影响整备状态铁道客车车体模态性能计算结果的因素进行了系统研究,并初步提出了铁道客车模态性能仿真计算规范。依据该规范计算铁道客车整备状态下的模态性能,既可以提高仿真工作效率,又可以提高车体模态计算结果的准确性和一致性。     

铁道车辆车体的轻量化和高刚度化技术

文章从车体轻量化的目的和技术发展入手,以新干线车辆的车体为实例,介绍车辆设计轻量化、高刚度技术、铝型材与轻量化材料的应用技术等。并阐述在确保车体强度、刚度及车体结构符合设计的前提下,解决有效应用轻量化材料的技术问题。     

广深线高速客车车体钢结构静强度,刚度试验研究

对３列广深线准高速客车有关车种的车体钢结构静强度、刚度试验作了综述，并了强度、刚度分析与比较，提出了有关单层及双层客车在设计是引起重视的易产生较严重应力集中的部位和应采取措施的建议。同时就强度评定提出了修改ＴＢ１３３５－７８规范的有关建议，说明了现有客车车体钢结构有必要进行轻结构设计的结论。     

基于ANSYS的耐冲击性客车车体模态分析

介绍了基于ANSYS软件的模态分析方法，并对耐冲击性客车进行了详细地模态分析，确定了相对合理的结构，为高速铁路客车的合理设计提供参考依据。     

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。     

高速车体结构参数对车体模态频率的影响分析

合理的高速车体结构设计不仅能最大程度发挥车体结构的承载能力,也能减小车体振动,提高乘坐舒适度。为研究车体结构参数对车体模态频率的影响,建立了车体结构有限元分析模型,深入分析车体结构各部件主要尺寸的厚度变化对车体模态特性的影响,得到了内外地板、侧墙内壁及车顶等厚度尺寸对车体垂弯、扭转和菱形模态频率影响规律。结果表明,车顶厚度的变化对车体模态频率及车体弯扭频率比的影响最大,从而为车体结构的动态设计提供依据。     

某型地铁车辆设备吊挂刚度与车体模态匹配研究

对某型地铁车辆整备状态有限元模型进行了模态和5～100Hz正弦激励仿真计算,分析设备吊挂刚度对车体地板的振动影响。计算结果表明,车下设备吊挂刚度对弹性车体的各种振动模态均有不同程度的影响;车体空气弹簧位置激励时,地板在不同吊挂刚度时的振动响应主要集中在40Hz以内,合适的设备吊挂刚度可有效的降低地板的振动幅值并增加一阶垂弯频率,吊挂刚度对地板在12Hz以上的振动响应影响不大,同时发现刚性吊挂有助于增加车体的刚度;设备激励时,引起地板振动响应主要集中在20Hz以下,激励频率在车体一阶垂弯模态频率附近时,弹性吊挂刚度小于一定值时才能有效地减小地板振动的响应幅值。     

25T客车车体结构静强度计算及振动模态分析

根据TB/T 1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》和BS EN12663-1∶2010《Railway applications—Structural requirements of railway vehicle bodies》的有关要求,在与工厂相关技术人员讨论的基础上,确定了计算载荷、计算工况和评定方法;根据详细的车体结构有限元力学模型,采用通用有限元NSTRAN软件计算了车体结构的静强度、振动模态以及结构稳定性。计算结果表明:车体结构的静强度在各计算工况下皆能满足TB/T 1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求。     

上弦梁结构刚度对车体结构模态的影响

为研究车辆上弦梁结构刚度对整车模态的影响规律,建立了200 km/h的客车不锈钢车体结构精细有限元模型,以车体上弦梁为研究对象,通过改变其单位质量惯性矩实现单位质量刚度的变更。结果表明:整车一阶垂弯频率随上弦梁结构刚度增加最初以对数函数形式递增,随后进入平缓阶段保持不变,最后呈线性关系递增;整车一阶横弯频率随上弦梁结构刚度增加最初以对数函数形式递增,随后呈线性关系递增。将这一变化规律应用到工程设计中能改善车体模态性能,进而有效地避开外部激励频率,达到防止共振的效果。     

高速客车车体强度,刚度的试验与评定

综述了德，法，意，前苏联和日，英等国部分高速客车车体承载结构强度，刚度的计算，试验与评定方法，并结合我国的实际情况，提出了高速客车车体拟进行的强度，刚度试验的内容及其评定方法的建议。     

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。     

基于模态连续追踪的铁道车辆车体低频横向晃动现象研究

基于Lagrange三次样条插值原理,给出不同速度下车辆系统模态频率的连续追踪方法,并对不同速度下轮对、转向架、整车系统模态进行分析及变化规律的研究,根据模态阻尼异常变化前后相应模态的耦合振动特征,探讨铁道车辆车体低频横向晃动时的阻尼跳变现象及机理,提出基于振型相似度的车体低频横向晃动判定指标。结果表明,本文提出的模态追踪方法能够稳定、准确追踪车辆系统各阶模态;轮对模态频率接近车体模态频率是出现车体低频横向晃动的必要非充分条件,轮对模态与车体模态间的振型切换是车体低频横向晃动的本质原因;将振型相似度作为车体低频横向晃动的判定指标是合理、有效的。