轨道车辆用L型压电悬臂梁振动频率响应设计

为了实现压电俘能结构在城市轨道车辆运行环境下的频率适配及能量转换最大化,提出一种轨道车辆用L型压电悬臂梁振动频率响应设计方法。首先对某线路列车轴箱进行振动信号采集与分析,得到轴箱振动特征;利用ANSYS有限元分析软件对L型压电悬臂梁结构进行模态分析,并对前三阶模态频率进行多元线性回归,得到结构参数与模态频率间关系的数学模型。通过将轴箱振动特征参数代入模型进行参数求解,实现L型压电悬臂梁在轨道列车轴箱环境下的频率匹配。最后通过ANSYS谐响应仿真分析得到L型压电悬臂梁频率响应特征曲线,验证了设计方法的可行性。结果表明,当悬臂梁长度为29.6 mm、厚度为0.249 mm、宽度为10 mm、质量块为8.23 g时,前3阶模态频率分别为19.901 Hz、41.599 Hz和203.71 Hz,与实测频率误差均小于2 Hz,实现了L型压电悬臂梁与轨道车辆轴箱振动频率相匹配。