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铁道车辆转向架构架模态分析及应用
| 论文题名： | 铁道车辆转向架构架模态分析及应用 |
| 关键词： | 铁道车辆;车辆转向架;转向架振动;有限元分析 |
| 摘要： | 随着铁道车辆运行速度的提高，车辆服役环境的恶化导致车辆的振动加剧，描述车辆系统固有特性的模态参数开始受到重视。机车车辆转向架构架作为承载的关键部件而受到广泛关注，车辆运行的高速化导致转向架构架在运行过程中出现的问题也急需解决。 本文在铁道部引进消化吸收项目的支持下展开了转向架构架结构的模态振动特性的分析研究，首先建立了CRH3动车组构架的有限元模型，按机车车辆构架动态性能设计原则及构架在服役中承受的振动频率带宽，得到了该构架200Hz以内的模态振型和模态频率。有限元分析结果看，该构架的扭转振动频率为32.46Hz和整体一阶垂向弯曲频率为101.73Hz，构架在高频200Hz以内激扰下未产生局部模态振动，了解到了侧梁的中部和横梁的中部是一阶扭转模态的节点位置，横梁和侧梁的相接部位为最大变形位置。根据有限元模态分析的网格划分数目较多和模态试验设备较少的实际，试验模态测试自由度和有限元模型自由度有较大的差别。本文以构架200Hz以内的非刚体模态作为预期模态，对试验所选择的测点位置是否可以准确的测试预期给定200Hz以内的模态参数进行了研究，基于试验条件和动力凝聚技术选择了构架上的40个点作为测试自由度。应用模态置信因子(MAC)对构架模态参数的置信度进行了研究，分析表明该构架的模态参数有较高的置信度(MAC≥85％)其次，根据有限元分析的结果，选择试验设备对该构架进行试验模态分析，分析结果表明试验模态分析表明选择的测试自由度和激励位置可以有效的得到200Hz以内的模态参数。该构架的垂向整体一阶弯曲频率为104.71Hz和扭转振动频率为35.49Hz，第三阶模态发生的是模态频率为128.69Hz反对称弯曲模态，第四阶模态发生的是模态频率为138.85Hz对称弯曲模态。综合该构架的模态参数分析发现，该构架的一阶垂向、纵向、横向模态都是构架结构横梁和侧梁接触部位产生应力应变的重要原因，且该构架垂向、纵向、横向的一阶模态频率较低分别为35.47Hz、28.49 Hz、32.43 Hz。在高速运行下这些模态振动容易发生，导致结构的的振动加剧，产生撕裂而引起动刚度不足，建议采取措施提高该构架的动刚度。最后，对该构架的模态参数的合理性进行了综合研究，研究表明该构架基本符合运行要求。 |
| 作者： | 尚文军 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 张立民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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