高速动车组车下设备对车体振动传递与模态频率的影响机理研究

提出包含车下设备的高速动车组整备状态车体模态频率数值计算方法,并通过有限元分析及模态试验,验证该方法的准确性。理论研究车下设备对车体振动传递特性的影响,定义车体的名义垂向一阶弯曲模态频率,并结合数值计算、振动传递分析与模态试验分析,分析车下设备悬挂参数对车体模态频率的影响机理。研究表明,采用弹性吊挂的车下设备将与车体形成耦合振动系统,且耦合振动系统在原车体垂向一阶弯曲模态频率附近产生一个新的低频振动分量和一个新的高频振动分量;低频振动振型为车下设备垂向振动与车体垂向一阶弯曲振动同相,高频振动振型为二者反相振动;随着车下设备悬挂刚度的变化,车体的名义垂向一阶弯曲频率将会发生"频率跳变"现象。     

基于FEM的新型运煤敞车的结构模态分析

基于有限元分析方法,对运煤敞车的结构简化、单元选取、边界及约束处理等建模技术进行阐述.应用ANSYS对运煤敞车空车和重车进行计算模态分析.结果表明,该敞车空车和重车模态振型基本相同,但同振型的空车模态频率均比重车高.与试验模态相比,车体刚体振动的模态频率与试验结果误差相对较大,而弹性振动的模态频率较接近,这为车体的轻量化设计提供了合理的设计模型.     

高速车体与吊挂设备的谐振特性研究

建立了高速车体与吊挂设备的动力学模型,分析了车体与设备的谐振特性,得到了二者之间的频率关系。根据整备模态测试结果,分析了车体与吊挂设备在垂弯、扭转、菱形三种工况下的幅频特性,并分析了不同的弹性悬挂刚度下车体及设备测点的位移响应,从而得到车体与设备的谐振频率点及弹性悬挂刚度取值范围,有效降低车体及设备的谐振水平,为高速车体及吊挂设备的设计及选择提供参考和依据。     

砌块成型机模态试验与分析

用试验模态分析方法确定了某砌块成型机各阶振动频率.运用DASP系统计算了样机的模态频率及其在各阶振动频率下的振型.同时对样机进行有限元建模,得出其计算模态及振型.模型计算结果表明:试验模态频率与有限元计算结果最大误差小于3%,说明有限元建模的正确性.分析结果表明:第一、五、六阶频率是影响样机振动台竖直方向振动的模态频率,第二、三阶频率是导致砌块成型质量不高、结构件间的磨损加剧的主要因素之一.最后对砌块成型质量进行了评价并对样机提出改进措施:增大模板框与油缸导杆间的刚度和减小油路系统的弹性形变等.     

车体垂弯振型节点位置对其弹性振动的影响

根据车体的结构属性和质量分布将其考虑为多段变截面欧拉梁，建立包含车体一阶垂弯模态的车辆垂向动力学模型，研究车体一阶垂弯振型的节点位置对高速列车振动舒适度的影响，提出改善车体弹性振动的措施。基于变截面欧拉梁模型分析车体各截面的质量和抗弯刚度分布对模态振型的影响，发现不同截面之间的抗弯刚度和质量分布对整体模态振型影响显著，提高车体中部结构的抗弯刚度并减小其质量，可以增大节点间距和提高模态频率，而传统均直等截面梁模型则不能准确描述振型的幅值和节点位置。采用频域分析方法计算车辆在轨道随机激励下的振动响应，将车体垂弯振型节点调整到转向架二系上方附近时，车体的弹性振动水平显著降低，在车速为300 km/h时车辆舒适度指标可降低50%。     

ATV车体振动特性分析及改进

采用UG软件对某ATV车体进行几何建模,利用Hypermesh软件建立其有限元模型,并进行自由模态的计算机仿真分析,利用LMS实验模态分析系统对该车架进行实验模态分析,验证了有限元模型的有效性。根据计算和实验模态结果,分析车体振动特性,发现发动机激励频率与车体频率同步时,会引起车体共振。利用改变车架结构尺寸使其避开发动机的工作频率的方法来避免共振,为改善整车振动舒适性提供了有效方法。     

某车体吊挂设备模态分析

以CRH5某车体为载体,应用有限元软件HyperMesh和Ⅰ-DEAS对未吊挂和吊挂设备的车体分别进行了模态计算,吊挂设备时用了3种方案模拟设备.分析了各方案对结果的影响.对精确的计算车体整备状态下的模态有很重要的意义.     

复铰式100%低地板车辆振动特性分析

针对复铰式100%低地板车辆各模块车体与转向架之间的振动模态匹配问题,首先,建立了基于有限元软件Nastran的100%低地板车辆的有限元模型,并用RJONT单元模拟模块间的铰接连接;然后,基于模态叠加理论,计算得到了车体的若干振动模态固有振型和频率;最后,根据求出的构架振动频率,详细分析了车体振型和转向架振型的耦合关系,在此基础上对整车振动的特性作出了评价。     

双啮合针齿凸轮分度机构模态分析与试验研究

为探究一种新型间歇机构——双啮合针齿凸轮分度机构的振动特性,考虑各零部件之间的复杂连接关系,建立机构有限元模型进行模态分析。提取有限元模型分别在分度期和间歇期的前六阶模态振型,最后对样机进行试验模态分析。对比发现试验模态分析固有频率与有限元计算结果相近,验证了有限元模态分析方法的可靠性。依间歇期的低阶频率,实际运转情况机构不会发生因输入引起的结构共振。通过模态分析为双啮合针齿凸轮机构振动特性分析,结构优化设计提供了试验支撑与理论依据。     

排气系统模态分析及悬挂点位置优化

排气系统由于受到路面和发动机的激励,其振动能量通过橡胶吊挂传递到车体上,从而影响整车NVH性能.针对某车排气系统传递到车体振动过大问题,用有限元分析的方法进行模态分析,发现排气系统的吊挂位置选择不适当.通过改变排气系统的悬挂点的位置,减小了排气系统振动对底板的影响,从而提升了整车的NVH性能.     

某轿车自车身模态分析

以有限元模态分析和试验模态分析的相关理论为基础,对某轿车白车身的模态进行了研究。首先,在HyperMesh建立了白车身有限元模型,并用梁单元模拟焊点。在Nastran软件中用Lanczos方法对白车身进行了模态分析,得到白车身的固有频率及各阶振型。其次,采用随机信号对白车身进行两点激励,用多点拾振方法采集响应信号,将信号处理后,得到白车身的固有频率及对应的振型。通过对比有限元模态分析结果和试验结果,验证了所建有限元模型的有效性。     

基于附加约束的小型涡轮增压器转子模态测试

针对转子模态参数难以有效获取的问题,进行了基于附加约束的小型涡轮增压器转子模态测试研究。以多种材料和零部件组成的某型汽油发动机涡轮增压器转子结构为例,采用有限元法构建了其有限元模型,得到自由边界条件下转子前三阶模态频率。然后分别采用卧式悬挂、立式悬挂、海绵垫、硬纸垫四种不同附加约束条件,开展转子的力锤模态测试,通过稳态图识别模态频率,与有限元仿真结果进行对比发现,采用悬挂方式较采用直接固定约束方式的识别值要低,而采用立式悬挂约束方式获得的转子模态测试综合效果最佳。     

考虑转向架影响的重载货车车厢模态特性

为深入研究转向架对重载货车动力学特性的影响,以某空车工况的40t轴重矿石车为研究对象,在实车装配模型的基础上建立了整车及车厢的力学仿真模型,并应用有限元法对二者进行了模态分析。对实际车辆进行了模态实验研究,通过计算结果及实验结果的对比,从刚体振型及弹性体振型两个方面考察了转向架对重载货车车厢模态特性的影响。研究表明,转向架的质量、刚度及边界条件均会对模态计算结果产生影响,整车模型能更精确地描述实车的模态特性。     

基于CATIA的电动轿车铝合金车身的模态分析与研究

汽车车身作为汽车底盘结构中的重要组成部分,承载了整车的大部分质量,承受着路面传递给它的各种力和力矩,车身性能的好坏主要取决于车身在静态载荷和动态载荷下的响应情况。以Catia作为平台,充分利用Catia软件的Cad和Cae优势,对电动轿车铝合金车身进行了建模和模态分析,得到该车身前16阶自由模态的固有频率及振型,指出该车在使用中存在的问题并为其改进方案提出可行性意见。     

动车组车下设备对舒适度的影响分析

为研究车下设备对动车组舒适度的影响，建立考虑车体弹性和多个车下设备的高速动车组垂向动力学模型，实现设备的质量参数、结构参数和悬挂参数等参数化建模，基于频域分析法推导系统加速度频响函数表达式，采用随机轨道不平顺激励功率谱和舒适度滤波函数计算舒适度指标，基于最优同调理论设计设备的最优悬挂频率和阻尼比并进行数值验证。结果表明，车体垂弯频率越高、设备质量越大且越靠近车体中心安装，舒适度指标越小，车辆乘坐舒适性越好，建议将大质量设备（4 t及以上）悬挂在距车体中心5 m以内；设备质心纵向偏心导致其吊挂点的作用力力臂改变和转动惯量增加，造成舒适度指标略有增加；在优化设备悬挂参数时，可以忽略车体结构阻尼的影响；设备质量越大，最优悬挂频率越低、最优悬挂阻尼比越大，且应当基于加速度响应设计最优悬挂阻尼比，最优同调条件为车体和设备的相位差接近π/2；针对所述车辆，设备最优悬挂频率和阻尼比分别为7 Hz和0.2~0.3，车体加速度功率谱中的弹性振动主频得到充分抑制。     

大型分体式磁轴承电动机系统定子模态分析

准确分析定子固有模态对低振动噪声电机系统优化设计和控制有十分重要的意义。针对大型分体式磁轴承电动机系统,采用有限元仿真方法分析轴向磁轴承定子绕组、径向磁轴承定子叠片结构、机座螺栓连接以及底座附加质量对大型分体式磁轴承电动机系统定子模态的影响。结果表明:轴向轴承定子绕组对定子固有频率影响较大,宜采用质量计入铁心的方式处理;径向轴承定子叠片结构对定子固有频率的影响较小,可按各向同性处理;机座螺栓连接刚度对机座固有频率有一定影响,但当连接刚度远大于机座刚度时,影响较小;底座附加质量对整机模态频率有一定的影响,但对不同振型的固有频率的影响效果相差较大。计算了整机的模态频率,并与振动试验结果进行了对比验证。     

高耸塔式结构动力特性设计与测试

为了满足上置设备工作需要,高耸塔式结构基频要大于某一给定数值。通过对结构基频计算公式和结构变形曲线分析,增大结构基频应以降低结构顶部质量和提高结构底部刚度为主的频率调整基本原则。基于空间有限元理论,通过模态分析获得了结构的频率和振型。利用环境激励下结构振动模态参数识别方法对雷达塔进行动力检测。采用模态识别法求出结构的前三阶频率、振型和阻尼值。引入模态置信因子和标准化模态差准则,对计算振型数据和实测振型数据进行分析比较,以验证有限元计算的准确性。该研究成果为深入研究高耸塔式结构频率调整、准确预测结构的动力响应提供可靠依据。