鐵道車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架模態(tài)分析及應用.pdf

1、隨著鐵道車輛運行速度的提高，車輛服役環(huán)境的惡化導致車輛的振動加劇，描述車輛系統(tǒng)固有特性的模態(tài)參數(shù)開始受到重視。機車車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架作為承載的關鍵部件而受到廣泛關注，車輛運行的高速化導致轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在運行過程中出現(xiàn)的問題也急需解決。 本文在鐵道部引進消化吸收項目的支持下展開了轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)的模態(tài)振動特性的分析研究，首先建立了CRH3動車組構(gòu)架的有限元模型，按機車車輛構(gòu)架動態(tài)性能設計原則及構(gòu)架在服役中承受的振動頻率帶寬，得到了該構(gòu)架20

2、0Hz以內(nèi)的模態(tài)振型和模態(tài)頻率。有限元分析結(jié)果看，該構(gòu)架的扭轉(zhuǎn)振動頻率為32.46Hz和整體一階垂向彎曲頻率為101.73Hz，構(gòu)架在高頻200Hz以內(nèi)激擾下未產(chǎn)生局部模態(tài)振動，了解到了側(cè)梁的中部和橫梁的中部是一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)的節(jié)點位置，橫梁和側(cè)梁的相接部位為最大變形位置。根據(jù)有限元模態(tài)分析的網(wǎng)格劃分數(shù)目較多和模態(tài)試驗設備較少的實際，試驗模態(tài)測試自由度和有限元模型自由度有較大的差別。本文以構(gòu)架200Hz以內(nèi)的非剛體模態(tài)作為預期模態(tài)，對試驗所

3、選擇的測點位置是否可以準確的測試預期給定200Hz以內(nèi)的模態(tài)參數(shù)進行了研究，基于試驗條件和動力凝聚技術選擇了構(gòu)架上的40個點作為測試自由度。應用模態(tài)置信因子(MAC)對構(gòu)架模態(tài)參數(shù)的置信度進行了研究，分析表明該構(gòu)架的模態(tài)參數(shù)有較高的置信度(MAC≥85％)其次，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，選擇試驗設備對該構(gòu)架進行試驗模態(tài)分析，分析結(jié)果表明試驗模態(tài)分析表明選擇的測試自由度和激勵位置可以有效的得到200Hz以內(nèi)的模態(tài)參數(shù)。該構(gòu)架的垂向整體一階彎曲

4、頻率為104.71Hz和扭轉(zhuǎn)振動頻率為35.49Hz，第三階模態(tài)發(fā)生的是模態(tài)頻率為128.69Hz反對稱彎曲模態(tài)，第四階模態(tài)發(fā)生的是模態(tài)頻率為138.85Hz對稱彎曲模態(tài)。綜合該構(gòu)架的模態(tài)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，該構(gòu)架的一階垂向、縱向、橫向模態(tài)都是構(gòu)架結(jié)構(gòu)橫梁和側(cè)梁接觸部位產(chǎn)生應力應變的重要原因，且該構(gòu)架垂向、縱向、橫向的一階模態(tài)頻率較低分別為35.47Hz、28.49 Hz、32.43 Hz。在高速運行下這些模態(tài)振動容易發(fā)生，導致結(jié)構(gòu)的的振動加