悬挂参数对出口车辆动力学性能的影响

针对某型带发电机组的出口列车,运用动力学分析软件建立了刚柔耦合车辆动力学仿真模型。并对柴油发电机处于工作状态,车辆在米轨上重载运行时,分析了不同的一系和二系悬挂系统的优选参数对车辆动力学性能的影响。在给定的悬挂参数范围内,结果表明内非线性临界速度随一系垂向刚度增大而增大;随二系垂向刚度增大而出现先增后减的趋势。不同速度下的横向平稳性受垂向阻尼影响较小,垂向平稳性随着二系垂向阻尼增大而降低并逐渐趋于稳定,二系垂向刚度对垂向平稳性影响较为复杂。

基于模态柔度矩阵的结构损伤识别

基于模型修正技术的结构损伤识别方法,无需事先知晓结构的损伤位置,比仪器直接探测更具优势。模型修正大多以模态频率和振型为修正目标。然而,结构损伤对系统的模态频率和振型影响较小,采用模态频率和振型为目标的传统修正方法,难以识别出结构的损伤。为此,引入对结构损伤极为灵敏的模态柔度矩阵,研究以模态柔度矩阵为目标函数的损伤识别方法。选取某带孔的矩形长铁片为研究对象,沿其纵向等分为31块,计算模态柔度矩阵关于各等效模量相对量的灵敏度。结合灵敏度矩阵,利用实测和有限元模型间的柔度矩阵残差建立目标函数,并引入正则化方法求解目标函数的超定方程组。经过9次迭代目标函数收敛,损伤识别结果与实际值保持高度一致,从而验证该方法的正确性和实用性。

改进的特征值灵敏度在结构损伤识别中的应用

传统的特征值灵敏度分析中忽略了振型变化的影响,导致特征值灵敏度难以准确地识别出结构损伤。为提高特征值灵敏度的准确性,利用未损伤结构的振型线性表示损伤情况下结构振型的变化,进而改进了特征值灵敏度的理论分析方法。在不同的损伤工况下,计算数值模型改进前后的特征值灵敏度,验证表明改进后的特征值灵敏度具有更高的精度。以孔洞直径和位置均未知的实际结构为研究对象,利用改进后灵敏度方法准确识别了结构损伤的位置和程度,与结构的孔洞直径和位置实测值相吻合,表明了改进后灵敏度方法具有准确实用性,从而弥补了传统特征值灵敏度法在结构损伤识别中的缺陷。

Tikhonov方法在不适定模型修正中的应用

数值建模和分析在结构动态设计中应用广泛,为获取准确的计算模型,基于参数灵敏度有限元修正技术得到迅速发展。然而,参数灵敏度矩阵病态性和修正目标函数方程组的不适定性,造成最小二乘直接法难以得到稳定的物理解。为此,对灵敏度矩阵的病态和模型优化方程组的不适定性进行研究,以铁道车辆6自由度离散模型和有限元支架模型为载体,采用Tikhonov正则化方法分别完成了超定系统和欠定系统仿真模型的参数修正。从而,解决了病态不适定系统中最小二乘直接法无稳定物理解的缺陷。参数修正后的模型准确反应了实际结构的尺寸差别和质量,这表明该方法具有实际的应用价值。

支架结构建模中设计参数的修正与优化

为降低某支架有限元建模的参数设置误差。根据有限元模态和实验模态结果,建立模态频率残差向量。应用灵敏度分析法,从结构12个设计参数中选取了3个弹性模量和3个密度参数作为修正量。以模态频率残差向量和参数修正量构建目标函数,并采用优化算法行求解。修正后的有限元模态与实验模态具有高度的一致性,表明修正后的支架有限元模型能够准确地反映结构特性,同时也验证设计参数修正方法的有效性和可行性。

应用Test.Lab进行高速车体线路模态试验

针对高速列车的振动问题,通过线路模态试验进行车体结构模态参数研究,采用LMS test.lab振动噪声测试系统进行数据采集和分析后处理。基于环境激励模态试验方法及模态参数识别理论,运用PolyMax模态提取法,获取了车体的前三阶弹性模态参数和对应的模态振型,为车体结构优化设计提供依据。

基于响应面方法的支架结构模型修正研究

为减小有限元建模中不可避免的误差,以支架结构模型为研究对象,选取结构不同部件的三个弹性模量和三个密度参数作为设计变量。根据中心复合设计,建立试验样本空间,利用样本参数的显著性分析结果筛选修正参数。结合线性回归方法,建立支架模态频率与修正参数的二阶多项式。以试验模态分析结果为依据,完成支架结构模型修正。响应面方法修正后的模态频率与试验模态频率具有一致性,且避免重复调用有限元模型,大大提高修正效率,具有修正响应快速性和工程实用性。

基于参数扰动比的高速列车车体模型修正研究

铝合金车体的设计可以预测、规划整车的模态匹配,进而改善高速列车的运行性能,但铝合金车体的有限元设计模型不可避免地存在误差。为确保车体设计模型的准确性,基于车体仿真模态与实测值间的相对误差,建立了车体模型的精度判定准则和多目标修正方法,并推导了模型修正的正则化算法。同时,利用参数扰动比改进了模态灵敏度,确立了修正参数的选择依据。根据提出的修正方法完成了某铝合金车体的模型修正,结果表明:修正后模型的模态与实测值一致,能够为后续的车体设计和优化提供正确的模型。

基于轻量化及刚度的铝合金车体承载结构参数选择研究

将铝合金车体型材分为6个区域,以每个区域型材厚度变化百分比为变量,用Box-behnken试验设计法确定样本空间,通过确立的样本空间确定车体垂向弯曲频率、扭转频率、抗弯刚度、抗扭刚度与型材厚度变量的关系式。把N维空间关系式映射到二维和三维空间,分析车体固有频率和刚度随不同区域型材厚度变化关系,确定厚度对频率和刚度敏感区域。用多目标函数优化方法对车体参数进行优化,选取合适的型材参数使车体满足频率和刚度的要求,并实现车体设计轻量化。优化结果和有限元验证结果表明:根据样本空间确立的关系式优化结果和有限元计算结果能较好吻合,优化后车体强度满足要求,Box-behnken试验设计方法应用在车体参数优化和样本空间的建立上具有可行性。本文可为车体轻量化设计提供一种新的方法。

基于冲击激励的支架结构参数研究

针对某铁路动车设备舱支架经常出现断裂的现象,对支架的结构特性进行了研究,以脉冲信号对结构进行激励,结合模态识别理论,估计支架响应的频响函数.通过相干函数,验证试验结果的有效性,结合识别设备舱支架结构横向、纵向、垂向模态共振频率,比较不同结构支架的振动特性.改进后的设备舱支架2的横向、纵向、垂向固有频率均得到提升,且不易于车体弹性模态耦合,能有效避免断裂.

高速列车车体模态贡献量对振动的影响分析

为找出高速列车车体主要模态对车辆振动的影响规律,引入BGCI向量法对车体模态贡献量进行计算。建立某高速列车刚柔耦合模型,采用随机子空间法对车辆工作模态参数进行识别,通过模态置信判据MAC对主要模态进行判定,计算在不同运行速度下车体的模态贡献量。结果表明,车体刚体模态贡献量随列车运行速度增加逐渐减小,当列车运行速度低于120km/h时,车辆刚体模态贡献量大于弹性模态,速度高于120km/h时反之。当列车速度大于80km/h时,车体的菱形模态、垂向弯曲模态、扭转模态对车体振动贡献值逐渐增大(最大为0.035m/s2),弹性模态对振动贡献量明显增加。本文研究的模态贡献量与车辆振动关系可以为车辆振动控制提供理论支撑。

基于ODS FRF某城际车工作状态下模态贡献分析

为研究某城际车工作状态下模态贡献问题,首先用激振器对该城际车进行了静态台架实验,利用LMS.Test.Lab软件识别其模态参数。然后对该城际列车进行线路实验,测试其不同速度级下的加速度振动响应。根据ODS FRF概念,给出了城际车在ODS FRF包络曲线峰值处的工作变形。最后根据模态叠加原理,得出不同速度级下,该城际车不同频率下工作变形主要由车体沉浮、车体点头及车体1阶垂弯贡献的结论。同时结果显示,不同速度级下,同一频率下工作变形可能由不同固有模态贡献;不同速度级下,同一工作变形频率可能会发生偏移。

内燃动车组辅助机组拍振现象分析

在内燃机动车组调试过程中,其辅助柴油发电机组产生明显的带节拍的噪声。为解决此问题,引入拍振理论分析柴油机组的振动机理。首先,建立多次谐波的拍振数学模型,通过仿真计算分析拍振信号随不同转速差的变化趋势。然后,联合经验模态分解EMD分解法和希尔伯特-黄变换对实测振动信号进行分析,绘制拍振频率与转速差的关系曲线,并以此确定消除拍振的机组转速差范围。最后,设计机组在两种转速差下运行的试验,实测验证理论分析结果:两机组转速差小于8 r/min时,机组拍振现象削弱;联立EMD和HHT方法解决拍振现象具有高效性和工程实用性。

利用改进的EMD和随机减量法识别模态参数

对振动信号进行小波去噪,克服环境噪声的干扰,提高EMD的质量,利用相关系数去除虚伪分量,然后利用随机减量法和ITD法识别出列车地板的固有频率和阻尼比。将此方法识别结果与LMS商业软件识别结果进行对比,频率相对误差不超过6%,阻尼比相对误差不超过7%。由此说明该方法具有较高的识别精度。

频响函数残差法在有限元模型修正中的应用

准确的有限元模型能够真实有效地反映实际结构的动态信息,为缩小结构建模中的误差极有必要对结构有限元模型进行修正。目前,基于模态频率、振型和频响函数的模型修正方法应用最广。其中基于频响函数的修正方法避免了模态参数识别过程的误差,且不受测试自由度数限制,与模态频率和振型的模型修正方法相比更具有优势。基于频响函数的修正方法按目标可分为频响函数相关性法和频响函数残差法。频响相关性法立足于形状和幅值相关性与参数灵敏度的关系,与频响函数残差法相比,丧失了频响函数与设计参数的直接关联,导致在部分结构模型修正中出现振荡不收敛现象。为此,基于实际测试结构对比研究两种方法在有限元模型修正中的应用,并分析频率点数和频带范围对基于频响函数残差法的模型修正的影响。结果表明频响函数残差法能够稳定收敛且具有高效性;同时,合理的频率点数和较宽频带范围有利于提高频响函数残差法的修正效率。

吊挂刚度对车体和设备模态的影响

模态是车辆的一项重要特性,包括车体模态和吊挂设备模态,各阶模态频率随着各种因素的变化而有所不同。为考虑车体弹性模态,将车体等效为欧拉伯努利梁。在某型高速列车有限元模型基础上,基于ANSYS仿真软件,分别改变吊挂纵向,横向,垂向刚度,研究车体弹性模态和吊挂设备刚体模态频率及振型MAC的变化,给出模态频率和振型的变化规律,为模态试验和工程计算提供参考依据。

列车用双层隔振系统隔振性能实验

为评估某内燃动车组车下柴油发电机组的双层隔振系统隔振效果,对系统进行台架振动测试,根据加速度响应信号进行频域和时域传递特性分析,并结合振动评定指标评价该系统的隔振性能。然后,对车体和机组双层隔振系统进行模态实验和模态匹配性分析。结果表明,该系统隔振性能良好,且不与车体发生耦合共振,隔振参数设计合理。最后,通过车辆线路运行试验验证了分析结果。

城市悬挂式单轨交通系统设计及应急预案研究

截止2016年底,全国汽车保有量高达了1.94亿辆,2016年新注册登记的汽车达2752万辆,保有量净增了万辆.全国49个城市汽车保有量超过了百万辆,18个城市超过两百万量,6个城市超过三百万辆.汽车保有量的急剧增加,导致城市交通状况的日益恶化、拥堵严重,同时汽车保有量的增加也给环境带来了巨大的压力,已严重影响居民的正常工作和学习.