车体自振频率的研究

铁路运输是我国主要的交通运输方式,在国民经济中起着非常重要的作用。而铁路车辆是铁路运输中直接载运旅客和货物的工具,是铁路中的一个主要环节,随着社会的进步,运输对车辆的要求越来越高。以往的车辆结构设计都是类比设计和经验设计,仅对车体静强度和刚度进行校核。近几年随着高速列车的运营,车体的振动问题日益受到重视。这就要求在车体进行静强度校核的基础上,对车体的动态特性作必要的计算、分析和测试。目前,在铁道机车车辆领域内对车辆系统的固有特性、动态设计和结构动力响应的研究已逐步使用模态分析手段。车体作为车辆的一个主要部件,现场测试中对于这样大型结构,由于激励能量的限制或者响应信号强弱,激励位置、方向以及支撑约束的是否合理等因素都会影响测试精度,所以非常有必要在这方面进行计算分析。从整个车辆系统的动态特性来讲,需要分析研究车体、转向架的振动规律之外,还要对它们之间的耦合关系加以考虑,以避开两者之间的共振频率范围。 作为国家行业863重大课题《铁路机车车辆虚拟样机系统》的一部分,本文在建立了车体、转向架和整车计算模型的基础上,分别对其进行了模态计算。利用有限元分析软件I-deas的响应分析模块,对某一钢结构车体通过频域响应分析计算,找出对垂向和横向弯曲振型较为合理的激振位置和方向。在整车模态计算结果的基础上,通过对车体一阶垂向弯曲频率的改变,分析车体垂向弯曲振动和转向架浮沉频率之间的耦合关系,以避开两者之间易振区间,提高车辆的乘坐舒适性和结构的疲劳寿命。