鐵道車輛轉向架構架模態(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。機車車輛轉向架構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向架構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向架構架結構的模態(tài)振動特性的分析研究，首先建立了CRH3動車組構架的有限元模型，按機車車輛構架動態(tài)性能設計原則及構架在服役中承受的振動頻率帶寬，得到了該構架20

2、0Hz以內的模態(tài)振型和模態(tài)頻率。有限元分析結果看，該構架的扭轉振動頻率為32.46Hz和整體一階垂向彎曲頻率為101.73Hz，構架在高頻200Hz以內激擾下未產(chǎn)生局部模態(tài)振動，了解到了側梁的中部和橫梁的中部是一階扭轉模態(tài)的節(jié)點位置，橫梁和側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。本文以構架200Hz以內的非剛體模態(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)對構架模態(tài)參數(shù)的置信度進行了研究，分析表明該構架的模態(tài)參數(shù)有較高的置信度(MAC≥85％)其次，根據(jù)有限元分析的結果，選擇試驗設備對該構架進行試驗模態(tài)分析，分析結果表明試驗模態(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以內的模態(tài)參數(shù)。該構架的垂向整體一階彎曲

4、頻率為104.71Hz和扭轉振動頻率為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)。綜合該構架的模態(tài)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，該構架的一階垂向、縱向、橫向模態(tài)都是構架結構橫梁和側梁接觸部位產(chǎn)生應力應變的重要原因，且該構架垂向、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，導致結構的的振動加