铁道车辆振动特性及平稳性研究

论文摘要

当前世界各国铁路事业蓬勃发展,我国铁路运输业也迈上了新台阶。既有线路的六次大提速以及高速铁路的修建,标志着我国“高速客运,货运重载”的序幕正式拉开。在这种大形式之下,对车辆系统进行振动模态分析研究,评判铁道车辆在高速运行条件下的振动特性就显得非常必要。本文综合运用仿真计算与试验分析相结合的方法,对铁道车辆系统振动响应特性以及模态参数与平稳性指标之间的关系进入了深入的研究分析。本文首先阐述了国内外铁道车辆研究状况以及发展状况,介绍了振动模态分析在国内外应用的情况,特别是铁路行业应用的现状。然后介绍了车辆振动特性研究的基础理论,并建立符合实际的多自由度车辆系统振动模型,推导其动力学方程以及振动传递函数,分析双轴车辆模型以及四轴铁道车辆模型振动传递关系,并进行谱分析以及动力放大特性研究。并通过试验进一步研究了实际车辆系统的振动特性。接着分析了轨道谱激励下车辆系统的动力响应,根据线性叠加原理,分析轨道谱激扰下车辆响应的模态贡献量,研究给定频段上各模态的相对重要性以及所选择的输入自由度的有效性。最后利用建立的计算模型,分别对车辆在简谐激励以及轨道谱激励下车辆模态参数与车辆平稳性指标之间的关系进行研究,通过matlab编程进行数值计算,分析了模态参数的变化对车辆平稳性指标影响的情况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外现状分析
• 1.2.1 我国铁道车辆发展概况
• 1.2.2 车辆振动研究概况
• 1.3 研究的主要内容
• 第二章 铁道车辆悬挂系统振动特性研究
• 2.1 振动基本概念
• 2.2 单自由度振动系统
• 2.3 二自由度系统振动传递率特性分析
• 2.3.1 传递率计算
• 2.3.2 质量比对系统动态性能的影响
• 2.4 双轴车辆振动特性分析
• 2.4.1 动力学模型建立及运动方程
• 2.4.2 振动特性分析
• 2.5 铁道车辆振动特性分析
• 2.5.1 车辆模型建立
• 2.5.2 仿真分析
• 2.6 振动特性试验
• 2.6.1 模态试验简介
• 2.6.2 模态试验分析基本原理
• 2.6.3 试验目的
• 2.6.4 试验测试系统及准备
• 2.6.5 试验测点布置
• 2.6.6 模态试验及结果
• 2.6.7 结论
• 第三章 轨道谱激励下车辆动力响应分析
• 3.1 线性系统叠加原理
• 3.2 模态叠加法计算结构的动力响应
• 3.2.1 动力学方程坐标转换与方程解耦
• 3.2.2 三自由度算例
• 3.3 轨道谱激励下车辆动力响应分析
• 3.3.1 轨道谱介绍
• 3.3.2 轨道谱激励下振动响应分析
• 3.3.3 模态置信准则（MAC）分析
• 3.3.4 模态参预（MP）分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 模态参数对平稳性指标的影响研究
• 4.1 国内外主要平稳性指标分析
• 4.1.1 Sperling平稳性指标分析
• 4.1.2 GB5595-85标准分析
• 4.2 模态参数与平稳性指标关系研究
• 4.3 简谐激扰下模态参数对平稳性指标的影响
• 4.4 轨道谱激扰下模态参数对平稳性指标的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文