25T型软卧车结构随机振动精细分析.pdfVIP

第34卷 第5期 大 连 交 通 大 学 学 报 Vo1．34 No．5 2013年 10月 JOURNAL OF DALIAN JIAOTONG UNIVERSITY 0ct．2013 文章编号：1673—9590(2013)050058—05 25T型软卧车结构随机振动精细分析 佟维 ，王帝 ，郭翰飞 ，张有为 (1．大连交通大学 交通运输工程学院，辽宁 大连 116028；2．大连理2I_-大学 运载工程-9力学学部，辽-7 大连 116024)米 摘 要：利用随机振动高效算法与振型分解法相结合的车辆随机振动仿真系统，建立25T型软卧车包括车 体 、构架、轮对及弹簧阻尼元件在内的整车动力学精细模型，以美国AAR标准提供的六级轨道谱为动载 荷 ，完成了该车结构的随机振动仿真计算，动力学方程数约20万个，得到较为详细的车辆结构随机振动响 应，并讨论了轮轨不平顺造成激振能量的衰减过程． 关键词：功率谱密度；随机振动；构架；车辆动力学 文献标识码 ：A 0 引言 是近年来被车辆振动分析领域研究最多的方法． 其思想是将某一部件成为可变形的柔性体，嵌入 采用基于概率论的随机振动方法进行结构安 多刚体动力学系统，从而将部件变形的影响纳入 全性分析的重要性很早就被人们重视 ，建立起 了 这 门新兴交叉学科的理论框架 ．然而由于随机振 振动分析中．该方法与传统多刚体动力学方法相 动的求解是针对统计量进行的，计算方法复杂、计 比有很大进步，部件整体振动指标的求解精度有 算量巨大，因此通常只能处理简单的结构模型，这 所提高，但本质上未能超越多刚体动力学的基础， 就是传统车辆动力学采用多刚体动力学为基础的 在计算能力、频率范围等方面仍然受到制约，难 以 背景．传统车辆动力学将车辆大部件 (车体、构 直接进行较为精细的结构振动分析 J． 架、轮对等)视为刚体，完全忽略结构本身变形的 上述方法没能突破大规模工程结构随机振动 影响，在车型种类少，且车速低的情况下还可以接 仿真的瓶颈——随机分析计算效率低下的问题， 受．随着铁路运输的需求和车辆技术的进步，逐渐 以至于不得不对模型 (包括结构模型和载荷模 显露出很多的不适应．为满足机车车辆设计领域 型)做较大的简化，车速越高、载重越大 (意味着 需求，考虑机车车辆结构弹性的随机振动分析方 动载荷输入能量越大)，仿真计算精度损失越大． 法越来越受到机车车辆工程界的重视 ，普遍展开 本课题组经过十几年的理论准备和经验积 研究工作．归纳起来主要有以下四类方法：①将车 累，以提高轨道车辆产品的动态性能为 目的，在假 体用梁单元模拟进行车辆随机振动分析，要比将 设轨道车辆振动系统为线性、平稳随机过程的前 车体视为刚体的动力学模型有进步…；②车体振 提下，围绕车辆的结构形式和受力特点进行随机 动模态 (指结构 自振频率和振型)分析 J，已经被 响应分析方法的研究．以虚拟激励法 与分体耦 国内外车辆设计领域广泛应用，但是模态只能在 某种程度上推测结构振动的可能性，不能作为对 合式振型分解法相结合为基本理论，完成公式推 车辆振动定量的分析和评价依据；③谐振分析，在