机车车辆多点激励模态试验系统研究

论文摘要

随着机车车辆运营速度的提高,车辆振动强度也随之增强,影响了结构的疲劳寿命。研究结构振动特性,可以优化车辆结构,抑制过大振动,改善车辆性能,具有重要意义。而模态试验是获得结构振动特性的主要手段之一,其中多点协调激励模态试验能够在提高模态纯度的同时准确识别铁道车辆模态参数。本文以车辆为研究对象,研制了多点协调激励系统,并进行结构动态特性参数测试。第二章阐述了多点协调激励模态试验技术原理；探讨了多点协调激励在二系悬挂车辆上进行模态试验的适用性,同时建立具有二系悬挂车辆的纯模态判据和模态纯度指示函数；应用多点协调激励模态技术,对某二系悬挂车辆进行了仿真。第三章以二系悬挂模型车为对象,以多点协调激励理论为基础,Labview为编写平台,研制了多输入多输出纯模态试验系统。系统采用网格法对调力区间进行了优化设计；利用模态纯度指标为目标函数实现了系统的反馈控制。最后,应用研制的模态试验系统对二系悬挂模型车进行了多点协调激励模态试验,得到了模型车各阶固有频率及振型。对比使用Ploymax参数识别方法获得的该模型车的固有频率和振型,表明在误差范围内两次试验的结果是一致的,而多点协调激励法获得的各阶模态纯度更高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外现状分析
• 1.3 研究思路及内容
• 第2章 多点协调激励模态试验理论
• 2.1 模态分析的基本理论
• 2.2 多点协调激励模态试验基本理论
• 2.2.1 MIMO频响函数估计
• 2.2.2 参数估计
• 2.2.3 车辆达到纯模态依据
• 2.2.4 纯度指示函数
• 2.3 具有二系悬挂系统车辆实现纯模态计算分析
• 2.3.1 具有二系悬挂系统车辆频响函数
• 2.3.2 具有二系悬挂系统车辆纯模态参数的获取
• 2.4 试验中的非线性和误差
• 2.5 本章小结
• 第3章 多点协调激励模态试验系统设计
• 3.1 试验系统设计概述
• 3.2 多点协调激励系统硬件组成
• 3.2.1 信号调理模块
• 3.2.2 数据采集模块
• 3.3 多点协调激励模态系统软件设计
• 3.3.1 设计软件的流程图
• 3.3.2 软件主要模块及其用途
• 3.4 调力控制
• 3.5 本章小结
• 第4章 悬挂系统多点激励模态试验及结果分析
• 4.1 试验系统构成
• 4.1.1 试验对象
• 4.1.2 激振器/传感器配置
• 4.1.3 选择激励谱
• 4.1.4 试验的原理
• 4.1.5 多点协调激励模态试验的流程
• 4.1.6 模型车试验准备
• 4.2 模型车2点协调激励模态试验
• 4.2.1 扫频过程
• 4.2.2 调力调频过程
• 4.3 与LMS多点激振数学分离法结果比较
• 4.4 对比与分析
• 第5章 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 多点协调激振系统的展望
• 参考文献
• 附录一 某二系悬挂系统车辆参数表
• 附录二 Matlab扫频程序
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文