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高速列车车体主要参数关系的研究
| 论文题名： | 高速列车车体主要参数关系的研究 |
| 关键词： | 高速列车;结构参数;垂弯频率;结构优化 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的长足发展以及公众生活品质的不断提高，高速列车的发展不仅要有更快的速度，同时必须满足运行的平稳性、舒适性以及更高的安全性。高速列车车体采用全承载式结构，几乎承载了运行过程中的全部载荷。因此，如何设计车体的结构，使车体结构的主要参数能够相互协调，既满足舒适性、安全性的要求，要求满足耐撞性、可靠性的要求，是迫切需要解决的问题。 车体的主要结构参数可分为强度参数(静强度、动强度、疲劳强度)、刚度参数(模态振型、弯曲扭转刚度、耐碰撞刚度)和气密性参数(车体噪声)。其中，又以刚度参数最为重要。如果刚度不足，会导致车体在运行中车门车窗等开口处出现变形过大，影响车体的气密性。同时，刚度不足还会导致振动频率较低，易发生结构共振，削弱连接接头的疲劳强度，从而降低车体的疲劳寿命，也会直接或间接的影响列车的运行平稳性、舒适性和安全性。此外，刚度过大或刚度分布不合理，则会增加车体的重量，恶化列车的正常运行，将直接影响列车的运行舒适性和安全性等。 基于以上背景，本文旨在研究列车车体的结构参数对整车性能的影响情况，进行合理的结构设计和优化，改善车体的综合性能。 论文第二章推导出基于Timoshenko梁理论的车体一阶垂向弯曲的固有频率的解析计算公式，引入适当的修正系数，将误差控制在合理范围，并以此获得车体参数对模态性能的影响关系。论文第四章以某高速列车中间车为实例，应用Hyperworks软件进行详尽的有限元分析并验证该解析方法的正确性。并与该车的试验结果也进行了比较。对比结果显示，车体的垂弯频率解析值与有限元计算结果误差为3.65％，与试验结果的误差为2.44％。同时，依据强度校核标准，对车体进行主要工况下的强度校核。论文第五章根据车体结构参数之间的关系，对车体进行基于应变能的刚度优化和基于一阶垂弯频率的刚度优化。优化结果显示，车体结构的整体刚度分布更加合理，主要的振动频率都有不同程度的提高，应力水平也有明显的改善。 本文研究表明，车体垂弯频率的解析计算能很好预测车体结构的一阶垂弯频率，车体结构的优化设计能大大提高车体的综合性能。 |
| 作者： | 万波 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 阳光武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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