高速列车系统垂向振动传递关系研究

IMECH-IR > 流固耦合系统力学重点实验室

	高速列车系统垂向振动传递关系研究
英文题名	Research on Vertical Vibrational Transfer Relation of a High-Speed Vehicle System
	谢焕雯
导师	刘玉标
	2016
学位授予单位	中国科学院大学
学位授予地点	北京
学位类别	硕士
学位专业	工程力学
摘要	随着运行速度提高，轮轨的激励频率范围更为宽广。同时，轻量化的发展使得列车系统的固有频率降低，结构的动态特性将对列车的运行性能产生更为显著的影响。仅将列车系统各部件考虑为刚体的模型，难以考察列车部件动态性能对高速列车动力学性能的影响。随着列车速度提高，轮轨产生的高频激励将引起列车系统高阶模态的弹性振动，对于列车高频振动与运行性能分析，考虑车体和转向架构架弹性是十分必要的。本文针对高速列车振动行为这一研究课题，研究其列车系统主要部件弹性对车辆系统动力学行为的影响，考察了列车较高频率下的振动行为及传递关系。论文主要工作如下： 1.建立了考虑车体弹性和转向架构架弹性的列车系统刚柔耦合模型，运用增量谐波平衡法分析列车部件弹性对车体响应及列车振动传递关系的影响。研究结果表明，车体及转向架构架垂弯模态对列车系统振动响应影响较大，同时，转向架构架的垂弯模态同车体高阶垂弯模态接近时，会引起车体振动加剧，严重影响列车的动力学性能。 2.建立一系悬挂系统动态弹簧模型，运用增量谐波平衡法分析了悬挂系统质量对列车高频振动响应及传递关系的影响。研究结果表明，一系悬挂动态特性对列车高频振动响应影响显著，且当弹簧基频接近车体和构架的高阶垂弯模态时，模态影响相互叠加，使车体的振动响应幅值增大。 3.运用多体动力学和有限元结合的方法，建立了考虑车体柔性的刚柔耦合车辆动力学模型，采用实车试验数据标定等效谐波激扰幅值，对高速列车车体振动响应随运行速度的变化特征进行了研究。结果表明，随速度提高，车体振动响应高频成分增长显著，且呈非单调增大的趋势，对车体振动响应贡献最大的为车体的一阶垂弯固有模态。同时，可以通过提高阻尼比的方式有效降低不利运行区域的振动峰值，改善列车系统的动力学性能。本文的研究成果，在综合评价列车的动力学性能与改进列车部件的协调设计方面可供工程部门参考。关键词：增量谐波平衡法；刚柔耦合；结构振动；振动传递；动态弹簧；运行速度
索取号	31331
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59432
专题	流固耦合系统力学重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	谢焕雯. 高速列车系统垂向振动传递关系研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.

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201662135143.pdf（3154KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文