高速动车组车体整备垂弯频率优化研究

提出采用2种不同方法对高速动车组进行模态分析研究。以车体各个部件厚度参数为设计变量进行模态及质量的灵敏度分析,研究不同部件厚度对车体一阶垂弯频率的影响规律,并筛选8个部件作为最终设计变量,建立优化数学模型;以车体与车下主要设备连接处弹性元件的刚度参数为设计变量进行响应面分析,研究弹性元件刚度对车体一阶垂弯频率的影响规律,并对弹性元件刚度进行优化。结果表明:2种方法均取得了一定的效果,基于灵敏度分析的部件优化,使车体整备一阶垂弯频率提升了4.88%;基于响应面分析的弹性元件优化,使车体整备一阶垂弯频率提升了28.05%,大于相关标准中规定的10Hz,优化效果明显。

车体一阶垂向弯曲频率解析分析

基于Timoshenko梁的振动理论,结合车体结构自身的特点,建立了车体结构一阶垂向弯曲频率的解析计算方法。通过引入截面有效剪切系数的概念,结合截面剪切形状系数,一起考虑车体闭合截面的剪切对固有频率的影响,引入车体垂向形心变异系数对一阶垂向弯曲频率解析式进行修正。利用有限元法和车体模态试验对该解析方法进行了验证。结果显示,车体一阶垂向弯曲频率解析值与有限元结果的误差为2.8%,与试验结果的误差为1.7%,车体垂向形心变异系数对一阶垂向弯曲频率影响最大。

浅谈网格密度对叶片频率的影响

采用有限元法对整圈叶片一阶频率进行分析时,由于叶片网格划分的不同,可能对频率计算造成较大影响。通过研究叶片网格密度变化对整圈叶片一阶频率的影响,发现叶片径向网格密度变化对整圈叶片的一阶频率影响不大;叶片厚度方向网格密度最好不少于4层;弧形叶根轴向网格密度小于一定数值时计算结果相差很大。

双塔斜拉桥自振频率的近似计算

给出了双塔斜拉桥的一阶竖弯频率和一阶扭转频率的近似计算公式。与传统方法或规范公式相比,推荐的近似计算公式精度更高,并且能适用于大跨度、超大跨度斜拉桥,从而为这类斜拉桥的初步设计、方案比选、校核有限元结果提供了一种更为快捷有效的依据。

基于一阶循环均值算法的VHF频段信号调制分类识别方法研究

针对现有调制识别算法在低信噪比环境条件下识别率较低的问题,首次提出一阶循环均值算法对VHF频段信号进行调制分类识别,识别率得到大幅度提高。在估测一阶循环频率系列对应的一阶循环均值的基础上,选择一阶循环均值绝对值超过设定的截止值所对应的一阶循环频率作为候选循环频率,再通过循环平稳测试决定选择候选循环频率数目,实现对信号的调制分类识别,在信噪比大于-6 dB时,分类识别率可达到98%以上。

基于辐射噪声的柴油机薄壁件形貌优化设计

以某国六阶段的四缸柴油机中装配在空调压缩机上用于隔热的薄壁件为研究对象,采用形貌优化设计方法研究其一阶约束模态频率,以改善薄壁件在柴油机上的辐射噪声,并在考虑一阶模态频率的条件下实现薄壁件的轻量化设计。通过对优化前的薄壁件壳体建立三维实体模型,分析薄壁件的一阶约束模态和噪声测试结果,发现薄壁件存在自身的振动频率与发动机的工作频率共振的情况,进而导致薄壁件在柴油机工作过程中产生较为明显的异响。为解决该问题,需要对薄壁件进行优化设计,调整其一阶约束模态频率,以避开发动机的22阶下的振动频率,从而改善其NVH品质。利用形貌优化设计薄壁件共得出两种优化设计方案,综合考虑生产制造工艺可行性及成本控制确定了最终优化设计方案。对新优化设计方案进行模态分析发现,优化后模型的一阶约束模态频率提升幅度高达48.25%,重量降低了4 g;且优化后的模型一阶模态振型大幅改善,在噪声对比测试过程中发现优化后的结构辐射噪声改善明显;同时其振动加速度由原先的134 m·s^(-2)下降到118 m·s^(-2),降幅高达11.9%。优化后的设计有效改善了薄壁件的辐射噪声及其表面加速度,同时也为汽车轻量化设计提供了支持。

基于响应面法的电动振动台垂直扩展台面优化

针对电动振动台垂直扩展台面一阶垂向共振频率较低的问题,以某垂直扩展台面为研究对象,采用有限元软件建立垂直扩展台面的有限元模型,以空心圆柱内圆半径、裙边高度、裙边至台面中心距离和台面底部安装半径作为优化参数,通过不同的试验设计分别构造响应面拟合的输入矩阵和验证矩阵,最后采用全局响应面法对垂直扩展台面的结构参数进行优化。结果表明,优化后的垂直扩展台面一阶垂向共振频率由2132.98Hz提升至2185.21Hz,从而验证了该优化方法的有效性。该方法对其他台面的优化设计具有一定的参考意义。

基于有限元仿真和试验验证的锥形扩展台面结构优化设计

振动台台面性能优劣直接关系到试验结果。本研究旨在对SAI60-H560B-16/LP型电动振动台的扩展台面进行设计,解决原台面一阶共振频率较低和有效使用面积较小的问题。拟定了两种扩展台面尺寸,分别为700 mm×700 mm和1000 mm×1000 mm,通过ANSYS建模并计算扩展台面前20阶共振频率以及在正弦振动载荷作用下扩展台面的等效米赛斯应力;对扩展台面的一阶谐振频率和加速度均匀性进行了实物测试。结果显示,两种尺寸的扩展台面一阶轴向共振频率较原台面提高,等效米赛斯应力均小于疲劳强度;所测5个控制点加速度均方根满足目标值。研究成果为其他振动台扩展台面的优化设计提供了参考。

某型磁浮列车两种加固方案的有限元频率分析

为提高磁浮列车一阶弹性固有频率值,基于ANSYS9.0,先建立磁浮列车车体结构的有限元模型并计算其一阶弹性固有频率值,然后根据车体结构形状提出梁加固和板加固两种方案,并进行数值计算与比较。有限元计算结果表明,该车一阶弹性固有模态为车头车尾前后受扭的振型,两种加固方案均未改变结构该模态的本质特性。板加固方案增加了结构闭剖面面积使得抗扭性能提高,在效果上优于梁加固方案。

车门的位置和数量对地铁车辆车体扭转频率的影响

根据圆轴扭转频率计算公式,推导了基于车体关键设计参数的车体一阶扭转频率计算公式;建立了简化的车体钢结构有限元模型,分析了不同的车门位置和车门数量对车体扭转频率的影响,得到了车门对扭转刚度的影响规律;简化车体的一阶扭转频率计算结果与有限元计算结果进行对比表明,其误差在允许范围之内;最后,基于某实车模型,对车门的位置和数量对车体的扭转频率的影响进行了分析。研究结果表明:推导的简化车体一阶扭转频率计算公式简单有效;车门的位置离端墙越近车体的一阶扭转频率越小,在靠近中间位置扭转频率值达到最大,随着门的数量增加,一阶扭转频率会减小。

提高整备车体一阶垂弯振动频率的建模方法及措施

基于计算结构动力学理论和有限元分析技术,考虑车体整备质量分布、结构及吊点刚度等,研究提高整备车体一阶垂弯振动频率的建模方法及措施。首先,基于贝努利-欧拉梁弯曲自由振动的一阶模态分析,指出质量、刚度、梁长是影响一阶垂弯自振频率的主要因素。其次,在方案设计阶段,指出基于调密度法的整备车体频率计算值与试验值接近;在详细设计阶段,细化了整备质量分布并考虑了吊装设备箱体结构和吊点刚度,建立的精细分析模型的频率计算值为10.441 Hz,仅比其试验值低0.155 Hz。最后,提出将位于一阶垂弯振型波谷位置的设备与地板滑槽连接的吊装结构设计为与底架边梁连接,可提高一阶垂弯振动频率0.431 Hz。

自由落体冲击悬臂梁实验设计与教学实践

在自由落体冲击悬臂梁的实验中,将悬臂梁看作为一个弹簧,悬臂梁静变形曲线作为振型,考虑冲击前后悬臂梁和冲击物耦合系统角动量守恒,提出了一个简单可靠的方法计算冲击物与悬臂梁耦合系统一阶固有频率和其在受到冲击时的动荷因数。本实验使学生能够准确理解相关概念,提升创新能力,在教学实践中收到了良好的效果。

大型水平滑台的驱动试验方案研究

水平滑台是实现振动台水平振动性能的关键。本文针对工作面积为3000mm×3000mm的水平滑台,设计了单轴驱动和单向双轴驱动两种试验方案,即采用单台160kN和双台75kN电动振动台驱动水平滑台,选择相同的导轨组件和不同的连接器配套使用。通过对比两种结构的水平滑台的承载能力和一阶横向共振频率,确定最优试验方案。结果表明,两种试验方案下的水平滑台的承载能力接近,采用单向双轴驱动试验方案下的水平滑台拥有较高的一阶横向共振频率。

电动振动台扩展台面结构优化设计与试验验证

本研究以苏州苏试试验集团股份有限公司22kN推力电动振动台扩展台面为对象,优化其一阶轴向共振频率和台面加速度均匀度,提高其工作频率范围。通过对比原扩展台面模型和新扩展台面模型仿真的一阶轴向共振频率和台面加速度偏差,分析新扩展台面模型的合理性和有效性,并以原扩展台面实物和新扩展台面实物进行实测结果对比。实测结果表明,一阶轴向共振频率提升了33.23%,在相同控制点、监测点以及同一加速度偏差时,对应的试验频率范围提高了220Hz左右。

垂直扩展台面结构螺栓连接建模方法

螺栓连接是工程上广泛应用的一种紧固连接方式,为了快速、准确评估采用螺栓连接的垂直扩展台面的性能指标,从而缩短研发周期和减少研发成本,本文针对目前常用的一体化、刚性单元连接、梁单元连接和实体螺栓连接模型,基于苏州苏试试验集团股份有限公司某扩展台面,采用Lanczos法求解模态振型和模态频率。以实测一阶垂向共振频率为参照,对比4种垂直扩展台面螺栓连接模型的精确性,确定一种适用于垂直扩展台面的最优螺栓连接模型。最终结果表明,采用梁单元连接模型求解的一阶垂向共振频率与实测一阶垂向共振频率的误差最小,求解效率较高。

混动汽车电池包模态分析及设计改进

为提高某混动电池包抗振动疲劳可靠性,达到其振动频率的设计目标值,对初始方案进行模态仿真分析后,提出增加箱体内梁截面尺寸、更换梁材料、增加挂载点三种结构改进方案,通过对各方案的模态仿真结果及增加的重量进行对比,选定增加挂载点为实施方案。采用了选定方案的电池包样机顺利通过振动试验,验证了仿真分析结果的准确性及改进方案的有效性,为提高电池包抗振动疲劳设计提供了一种的参考思路。

应变式纱线张力传感器的优化设计及实验

为了提高应变式纱线张力传感器的灵敏度和稳定性,对传感器中的敏感元件进行优化,利用ANSYS对其进行了静力结构分析,优化后的敏感元件应变值比优化前提高了11.6%,且形变量更小,既保证了传感器的灵敏度和测量量程又保证了敏感元件在形变时能够处在弹性极限内。同时对优化前后的敏感元件和传感器进行了模态分析,优化后的敏感元件比优化前一阶固有频率提高了313.24 Hz,且传感器比优化后的敏感元件的一阶固有频率提高了7.96%,保证了传感器的稳定性。将优化后的敏感元件制成的传感器与标定传感器进行对比实验,两个传感器的输出误差在2%~5%,验证了优化后的敏感元件具有良好的灵敏度和稳定性。

基于遗传算法的开孔复合材料层合板铺层优化

针对开孔复合材料层合板铺层角度的优化设计问题,应用遗传算法以铺层角度为参数进行优化计算,并以一阶固有频率最大化为设计目标。开孔板的固有频率求解通过基于独立坐标耦合法的瑞利里兹法进行,再用遗传算法随机搜索获得一阶频率最大时的铺层角度。考虑了板的层数、孔大小、长宽比、边界条件等因素对优化的铺层角度影响。最后通过优化计算表明,对于方形版,层数和开孔大小不影响最优铺层,而长宽比对最优铺层角度影响重大。

基于单晶硅材料的微摩擦测试机构及其试验研究

设计出1种能够模拟基于单晶硅材料微机电器件侧面摩擦副摩擦磨损状况的试验机，有效模拟可动MEMS器件摩擦副之间磨损的真实状况，介绍了试验机测试机构的工作原理并从理论计算及有限元模拟分析2方面对其结构模态进行分析，在超净间内（千级、室温、相对湿度RH约50％），利用光学显微镜、CCD图像采集系统及计算机对梳齿驱动器的谐振频率及摩擦副的动态摩擦系数进行了测试．结果表明：采用所研制的试验机测得的谐振频率为5600，与理论计算及模拟分析的结果（5590和5641）非常接近；摩擦副的动态摩擦系数在0．24～0．35之间；动态摩擦系数随着施加在摩擦副上的正压力变化而变化．

考虑填充率下亚像元与过采样成像MTF对比

针对探测器存在填充率时过采样和亚像元成像质量评价问题,利用亚像元算法反演线阵探测器像元扩散函数,发现较过采样成像不仅能在1/m微扫描作用下减小采样间隔,还能使探测器矩形窗口压缩m倍.根据MTF和一阶过零频率概念,得到同一填充率下亚像元较过采样对欠采样成像改善程度要大,且随着填充率的提高该优势愈加趋于明显.对比评价对实际亚像元算法成像的前景和优势给与理论上的肯定.