随机减量法在机车车辆轮对系统模态参数识别中的应用

提出了运用随机减量法从轮对随机响应中提取自由响应，识别出模态参数的方法，该文以锥型踏面和磨耗型踏面为例进行了分析，并提出了在等效斜度变化的磨耗型踏面情况下随机减量函数的提取方法，计算结果表明，具有较高的精度。     

基于EMD和随机减量技术的大型桥梁模态参数识别

结合南京长江大桥结构健康监测信号,提出将经验模态分解(EMD)与随机减量技术(RDT)相结合进行结构模态参数识别的方法。对于环境随机激励,经EMD分解后的结构模态响应,实际上由自由振动响应和外荷载引起的强迫振动响应2部分组成,可应用RDT得到对应模态的自由振动响应,从而识别结构的频率及阻尼。通过与有限元及谱分析结果相比较,证明了将EMD与RDT相结合的方法识别非平稳振动信号模态参数的有效性和合理性,适合于大型桥梁结构的模态参数识别。     

轨道交通车辆模态参数辨识方法研究

运用子空间辨识数值算法直接辨识出轨道交通车辆动力学系统的状态方程,对系统矩阵进行特征值分解后获得模态频率和阻尼比,运用稳态图来确定系统的物理极点,最后获得所识别系统的模态参数。利用此法,对轨道交通车辆垂向仿真模型进行了模态参数辨识研究。研究结果表明:如以轨道不平顺作为车辆输入、以车体和构架的位移响应作为系统输出进行辨识,则即使在噪声信号较大时,仍能获得良好的识别效果;运用仿真模型的加速度输出信号进行辨识时,车辆模态参数的识别精度受噪声影响很大;当噪声信号为原信号的5%时,以构架加速度作为输入、车体振动响应作为输出,仍能有效地识别车体的模态参数。     

基于连续小波变换的转向架构架工作模态分析

以某型地铁车辆转向架构架为研究对象,利用连续小波变换和奇异值分解的方法对运营状态下转向架构架的模态参数进行了识别。结果表明,识别的模态参数与有限元计算结果一致。     

高速列车车体模态贡献量对振动的影响分析

为找出高速列车车体主要模态对车辆振动的影响规律,引入BGCI向量法对车体模态贡献量进行计算。建立某高速列车刚柔耦合模型,采用随机子空间法对车辆工作模态参数进行识别,通过模态置信判据MAC对主要模态进行判定,计算在不同运行速度下车体的模态贡献量。结果表明,车体刚体模态贡献量随列车运行速度增加逐渐减小,当列车运行速度低于120km/h时,车辆刚体模态贡献量大于弹性模态,速度高于120km/h时反之。当列车速度大于80km/h时,车体的菱形模态、垂向弯曲模态、扭转模态对车体振动贡献值逐渐增大(最大为0.035m/s2),弹性模态对振动贡献量明显增加。本文研究的模态贡献量与车辆振动关系可以为车辆振动控制提供理论支撑。     

构架作弹性体处理时的客车系统动力学仿真

在SIMPACK多体动力学软件中建立了完整的车辆系统动力学模型,其中构架利用ANSYS有限元分析软件中得到的结构与模态将其弹性化处理,其余主要部件如车体、轮对及轴箱等仍作为刚体处理。通过模拟计算,不仅获得了车体、轮对等刚性处理部件的振动响应,而且得到了弹性构架的结构振动特性以及构架弹性处理对系统各种安全性指标影响特性。研究结果表明,相对于刚性处理,弹性处理对系统垂向振动指标如构架垂向加速度功率谱密度分布、轮轨力以及脱轨系数等有较大影响,而对系统横向振动指标如构架和轮对横向加速度等影响不明显。这种研究方式使得系统动力学研究中刚体与弹性体有机地结合起来。     

铁道车辆刚体模态相似性识别

在目前的动力学研究中,无法对不同参数下的相似刚体模态进行计算机自动识别.基于模糊数学中的最大隶属度原则,对刚体振动模态进行相似性研究,得到了准确度较高的相似模态识别方法,能够对随着参数变化而变化的刚体模态进行自动识别和归类;绘制出了准确的参数-模态曲线,为机车的悬挂系统优化中刚体模态分析的后处理提供了有效的手段.     

地铁车辆转向架构架模态试验和仿真分析

对某B型地铁进行了构架线路振动试验,利用PolyMAX方法识别转向架构架在运用过程中的工作模态。基于有限元软件ANSYS建立了B型地铁动车转向架构架有限元模型,利用Block Lanczos法对构架有限元模型进行模态分析。对比仿真结果与试验结果,发现自由模态计算结果与试验结果存在较大差异;对构架有限元模型施加不同边界条件,发现考虑构架一系和二系悬挂、齿轮箱、电机悬挂约束后计算得到模态振型和模态频率与试验结果较为接近,误差小于5%。建议进行构架模态有限元分析时充分考虑边界条件的约束。     

考虑车体弹性效应的铁道客车系统振动分析

建立了铁道客车垂向振动系统数学模型。将车体看成两端自由的均质等截面欧拉梁,并考虑二系悬挂采用半主动减振器,导出客车系统的运动微分方程组,给出客车系统各模态共振速度的定义和计算公式。共振速度是车辆系统的固有属性,车体弹性振动各模态共振速度由车体的自振频率和车辆定距决定。计算车体一阶和二阶弯曲振动共振速度及对应的轨道波长,进行了客车系统在轨道简谐输入情况下的幅频特性分析和随机输入情况下的随机响应分析。通过计算可知,为了减小车体垂向共振峰值,车体一阶弯曲自振频率应尽量离开构架的浮沉自振频率;由于车体弹性振动的影响,车体端部的振动加速度和位移要大于中部,弹性车体模型的平稳性指标大于刚性车体;采用半主动减振器能够显著降低车体的加速度、位移和平稳性指标,但会使构架的加速度和位移有所增大。     

基于模态应变能对高速转向架构架的动态性能研究

通过三维建模软件建立实体模型,然后导入到有限元软件ANSYS中进行模态分析,对比了自由状态和不同边界条件下的频率和振型,然后对实际线路上的构架进行了工作模态的测试并进行模态参数的识别。基于模态应变能的分析方法找出构架的薄弱位置,然后对其进行谐响应分析,得到薄弱位置处节点位移随频率变化的曲线,从而为进一步进行构架的动态响应分析以及结构的改进提供可靠依据。     

转向架撒砂装置随机振动疲劳分析与状态监测研究

转向架撒砂装置在服役过程中承受来自轮轨的随机振动激扰,其与轴箱体螺纹连接的部位可能出现松脱甚至断裂。文章一方面通过结合模态计算与模态试验对标研究,校验有限元模型,获得模态参数,并综合随机响应分析和疲劳应力评估的Dirlik模型,研究基于模态分析的随机振动疲劳分析方法;另一方面,为增加撒砂装置服役安全,研究了一种基于光纤光栅的状态监测技术,并在台架试验上进行了验证,在设计上保障了撒砂装置的服役安全。     

基于虚拟样机技术的机车车辆结构疲劳寿命仿真

提出一种多体系统仿真和有限元分析相互结合进行虚拟样机疲劳寿命预测的方法.该法用于处理随机动载荷作用下转向架构架的疲劳设计.作用在复杂结构上的时变动载荷历程可以通过应用多体系统分析软件SIMPACK的多体仿真技术获得.在ANSYS中利用单位载荷作用下的准静态应力/应变分析技术计算结构危险节点应力及关键区域.模态分析技术用来获得结构固有频率和模态振型.基于危险应力状态(包括单轴,成比例和非比例多轴)、动载荷时间历程以及Palmigren-Miner损伤理论.最后利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法进行标准时域的结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数,损伤预测和最终寿命估计.     

供应商选择问题的模型和算法

针对供应商选择问题中的不确定因素,采用模糊随机参数进行刻画,并建立了模糊随机期望值模型,最终设计遗传算法进行求解,为合理地选择供应商及资源的优化配置提供了新的有效途径。     

基于子结构法的重载凹底平车底架的固有动态特征分析

基于有限元分析,本文研究重载凹底平车底架弹性体的振动模态以及模态阶数的选取对车辆系统动态响应的影响。通过引入超单元,建立弹性体在模态坐标上的动力学方程,经过坐标变换得到物理坐标系上的方程;建立凹底架的有限元分析模型,计算分析其固有动态特征;同时,采用子结构法缩减处理凹底架有限元模型,建立有动态特征的凹底架弹性体模型,使描述凹底架的自由度总数减少,同时也保证计算的精度。对凹底架子结构超单元模型,计算分析振动模态,并与其有限元模型的模态结果进行比较。结果表明:子结构法的计算精度高,能满足车辆系统结构振动响应分析的要求。通过计算凹底架模态阶数对车辆系统动态响应的影响,得出选取凹底架的前8阶模态是合适的,有足够高的计算精度。     

永磁直驱货运电力机车构架强度分析及结构优化

按照标准EN 13749-2011:《铁路设施—轮组和转向架—转向架结构要求的规定方法》,通过有限元分析方法对永磁直驱货运电力机车转向架构架进行了强度校核及模态分析,并且优化了构架牵引梁结构;分析结果表明,该机车转向架构架强度指标满足标准要求,构架模态振型合格,动态性能较好。     

SS1型电力机车转向架模态分析研究

较系统地讨论了对ＳＳ１型机车转向架构架进行模态分析所涉及的模态理论和模态试验。研究了构架的模型化方法和模态特征，得出加肥型向架构 结构固有特性数据，由此判断该结构的易发生疲劳破坏的薄弱环节及位置所在。     

铁道车辆转向架构架可靠性参数灵敏度分析

运用概率分析方法建立某转向架构架的参数化有限元模型。选取构架的材料属性、几何参数和载荷等作为随机变量,通过统计分析得到其分布参数。用构架母材和焊缝部位疲劳薄弱处的最大主应力和其许用疲劳强度建立疲劳强度可靠性失效状态函数。基于蒙特卡罗数值模拟方法,计算转向架构架的可靠度及参数灵敏度。分析结果表明:在所选择的随机变量中,空气弹簧部位的载荷变量和材料的许用疲劳强度变量对构架的疲劳强度可靠性影响较灵敏,而板厚变量和局部的载荷变量对构架的疲劳强度可靠性影响不显著。提出了转向架构架可靠性优化设计的建议。     

基于数值模拟的盾构隧道地表变形的可靠度分析

在分析盾构法隧道引起地表变形原因的基础上 ,指出隧道围岩参数及盾构掘进对岩土体的扰动都具有很大的随机性 ,因而导致地表变形具有不确定性。利用ANSYS有限元程序进行数值模拟试验取得地表变形数据 ,在此基础上设定主要影响因素为随机输入变量 ,地表变形为随机输出变量 ,采用蒙特卡洛方法模拟出地表变形的统计值 ,并计算了失效概率及可靠度 ,为隧道施工地表变形的可靠性分析提供了一条新的途径     

结构系统广义可靠性及数值仿真

建立了结构系统广义可靠性分析模型。根据随机变量可能同时具有随机性和模糊性的特点,分别提出了模糊强度—随机应力、随机强度—模糊应力和模糊强度—模糊应力情况下的模糊可靠性分析方法。同时,建立了结构系统为独立单元部件串联或并联组成的模糊可靠性分析模型。考虑到不同模糊随机变量组合下的可靠性积分一般不存在解析解的情况,提出了用仿真法计算可靠度数值解,并阐述了数值仿真的基本原理和步骤。通过实例介绍了方法的具体运用。