基于實測模態(tài)的車體剛柔耦合簡化模型研究.pdf

1、研究車體振動響應是鐵道車輛設計的重要組成部分，鐵道車輛輕量化設計導致車體彈性振動加劇。剛體模型是車體研究初期常用的動力學模型，但分析車體彈性振動時剛體模型已經不能滿足要求。柔性體模型采用模態(tài)疊加法，是目前分析車體彈性振動最常用的方法，但將車體工作模態(tài)考慮到動力學仿真模型時，建立準確的車體柔性體模型難度大。
　　論文基于結構模態(tài)理論提出剛柔耦合簡化模型，推導質量、質心位置、轉動慣量和力元剛度解析表達式。針對某高速列車頭車開展工作模態(tài)

2、試驗與線路試驗，獲得車體一階垂彎、一階橫彎和一階扭轉工作模態(tài)頻率，測量車體中部垂向、橫向與右側枕梁垂向振動加速度。利用多體動力學軟件SIMPACK建立剛柔耦合簡化模型、剛體模型和柔性體模型。通過工作模態(tài)試驗結果獲得剛柔耦合簡化模型力元剛度，通過線路實測響應獲得力元阻尼。
　　對比三種模型與實測信號頻譜圖驗證剛柔耦合簡化模型可行性。通過動力學指標計算，對比剛柔耦合簡化模型與現(xiàn)有模型差異。結果表明:在運行穩(wěn)定性和安全性仿真時剛柔耦合簡

3、化模型與剛體模型、柔性體模型吻合度高，在計算輪軸橫向力與脫軌系數(shù)時剛體模型低估了列車實際運行性能，剛柔耦合簡化模型與柔性體模型結果相近。車體彈性振動對于平穩(wěn)性和舒適度影響較大，在計算平穩(wěn)性時剛柔耦合簡化模型與臺架試驗結果吻合度高，在計算舒適度時剛柔耦合簡化模型比剛體模型更能反應彈性振動的影響，因此剛柔耦合簡化模型可用于指導實際工程設計。
　　剛柔耦合簡化模型能快速、準確的考慮車體一階垂彎、一階橫彎和一階扭轉，同時使彈性振動相互解耦

4、，滿足模態(tài)信息、振動響應與實測結果對應，比柔性體模型具有更高的工程應用價值。通過剛柔耦合簡化模型研究該車輛懸掛參數(shù)對車體振動影響，結果表明:隨著一系垂向剛度、二系垂向剛度的增大，車體垂向平穩(wěn)性指標與振動加速度均方根增大，因此一系垂向剛度、二系垂向剛度在滿足結構設計時建議選取較小值以減少車體振動;一系垂向阻尼對車體振動的影響與二系垂向阻尼取值有關，提高列車運行速度，選擇合理的一系垂向阻尼、二系垂向阻尼可以改善車體垂向平穩(wěn)性與振動加速度均方