铁道客车关键系统的模态规划研究

发布时间：2025-04-26 23:24

　　 针对铁道客车模态耦合引起的共振问题,提出包含转向架、车体及附属设备的模态规划方法。建立某铁道客车的车体有限元模型,基于Guyan缩减法对弹性车体进行自由度缩减,建立车辆的刚柔耦合分析模型。调整车体主要结构的材料属性改变车体的低阶弹性模态频率,分析弹性模态变化对车辆平稳性的影响及单个模态对平稳性的贡献量,基于动态响应特性对车体局部结构和车载设备进行模态匹配研究,给出了该铁道客车的关键模态规划推荐表。结果表明,该模态规划研究方法具有较好的合理性和适应性,能够应用于其他铁道客车的模态匹配分析。

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【部分图文】：

图1 振动系统

模态分析是进行铁道客车系统振动及模态匹配研究的基础。模态是结构的固有特性，可以用模态参数（固有频率、阻尼比及模态振型）来表征，这些模态参数能够完整的描述系统的动态特性。模态分析一般分为计算模态和试验模态分析[9]，如果分析过程是用有限元计算的方法，那么则称为计算模态分析，见图1模....

图2 铁道客车力学模型拓扑图

(4）假定车辆保持匀速运行。3系统模态耦合的影响

图3 双自由度耦合系统

对方程组（9）进行化简、求解，得到系统中各个设备的加速度传递率为：图4为取u=0.5，ξ1=ξ2=0.05,f=1时的系统设备的振动特性。只要设备的固有频率耦合，不论是刚性连接还是弹性连接，系统都会出现比较剧烈的共振，这也是进行模态规划的初衷。

图4 固有频率耦合设备的振动传递率

对车体的一阶弹性模态进行改变，是通过调整车体主要结构的材料属性参数而达到，如改变边梁、枕梁、横梁等结构的弹性模量，具体见表1。当调整车体一阶弹性模态频率后，在美国5级线路谱激扰作用下，该型铁道客车在整备状态下以不同速度在直线上运行时，计算了车体一阶弹性体频率、构架浮沉频率及车体横....

本文编号：4041526