车体配重对车体1阶垂弯频率的影响分析.pdfVIP

第35卷第1期 铁道机车车辆 V01．35No。1 2015年2月 RAII．WAYLOCOMOTIVECAR Feb． 2015 文章编号：1008—7842(2015)01--0051--03 车体配重对车体1阶垂弯频率的影响分析 张远亮1，张立民1，张艳斌1，孙现亮2 (1 西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，四川I成都610031； 2 南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266111) 摘要为研究车体配重对车体1阶垂弯频率的影响，建立了车体有限元模型，考虑了地板配重、地板枕梁内外配 重比及乘员刚性和弹性连接等情况。同时对车体在空载、配重大米和定员情况下进行了模态试验。结果表明：在 定员人数相同情况下，乘员弹性连接车体1阶频率比刚性连接高；在配重大米(定员78人)与定员78人相比，定员 78人状态车体1阶垂弯频率比配重大米(定员78人)频率高。 关键词配重；1阶垂弯频率；有限元模型；模态试验 中图分类号：U271文献标志码：A doi：10．3969／j．issn．1008—7842．2015．01．10 车体的模态表现出车体固有的振动特性，而整备车 代入上式得： 的1阶垂弯频率是考核高速列车刚度的重要指标[1’2]。 [K]一∞2[M]{咖)一0 德国ICE技术任务书中规定：整备状态下的车体弯曲自 此为一个广义特征值问题。对于押自由度系统，求 振频率与转向架点头频率或浮沉自振频率之比应大于 解该方程便可确定∞。和乒。即特征解： 1．4[3。；国际铁路联盟UIC要求车体的一阶垂向弯曲自 (倒。2，{咖，))，(叫。2，{咖：})，…，(∞。2，{屯)) 振频率不低于10Hz。4j。 其中山，，珊：，…，％代表系统的孢个固有频率(模态频 本文对车体进行有限元仿真时，将车体视为有限个 率)，特征向量币，，币：，…，屯代表系统对应的以个固有 自由度的离散体口“。，考虑了地板配重、地板枕梁内外配 振型。 重比及乘员刚性和弹性连接等情况。同时对车体在空 2有限元仿真分析 载、配重大米和定员情况下进行了模态试验。试验结果 车体总重为8．536t，车体主要由底架、侧墙、车顶、 对车体结构设计及频率匹配具有一定的意义。 端墙以及车体附件等组成。车体为自由状态，计算结果 1模态分析理论 为自由模态。本文研究的车体模型主要采用4节点壳 模态分析的实质，是一种坐标变换。其目的在于把 原来在物理坐标系统中描述的响应向量，放到所谓”模 2．1 地板均匀配重 态坐标系统”中来描述，这一坐标系统的每一个基向量 通过改变地板密度，将质量均匀的添加到地板上。 恰是振动系统的一个特征向量r7]。 仿真结果见表1。 一般来讲，实际结构是一个连续的弹性线性结构， 表1地板均匀配重与1阶垂弯频率 作离散化处理后是一个多自由度系统，它在物理坐标系 配重／t 车体1阶垂弯频率／Hz 统中的运动微分方程实际上为结构动力学模态分析中 的特征值问题。一个竹自由度振动系统的运动微分方 程为‘7。： [M]{王}+[C]{主}+[K]{X}一{厂(f)} 其中[M]，[c]，[K]，(，(f)}，{x(f)}分别为质量矩阵，阻 尼矩阵，刚度矩阵，力向量和响应向量。 假定振动系统为自由振动并忽略阻尼： [M]{呈}+[K]{x)一0 这是一个二阶常系数线性奇次微分方程组，其解的 形式为： {x(f))一{咖}e“