高速列車載荷頻率及載荷譜特性研究.pdf

1、當(dāng)前我國(guó)高速鐵路發(fā)展勢(shì)頭迅猛，列車速度的不斷提高使轉(zhuǎn)向架載荷特性問題受到越來越多的關(guān)注。作用于轉(zhuǎn)向架上的載荷對(duì)其振動(dòng)特性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有著決定性的影響，高頻振動(dòng)不但會(huì)影響列車運(yùn)行安全性和乘坐舒適性，還會(huì)加速車輛系統(tǒng)部件的疲勞損傷。本文利用數(shù)值仿真分析方法，結(jié)合實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)向架載荷信號(hào)分析，對(duì)高速列車轉(zhuǎn)向架載荷頻率傳遞規(guī)律和載荷譜特性進(jìn)行了研究，所做工作如下。
　　首先，介紹本論文的研究背景及意義，總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，明確論文研究目的和研究方

2、法。而后，建立轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和輪對(duì)的有限元模型，利用Block Lanezos法對(duì)二者的自振特性進(jìn)行分析，分別得到其固有頻率和振型。建立轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)有限元模型。
　　在SIMPACK中建立車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，施加實(shí)測(cè)線路軌道譜，計(jì)算得到輪軌激振力和轉(zhuǎn)向架載荷；利用所得輪軌激振力在ANSYS中對(duì)轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，得到了轉(zhuǎn)向架垂向載荷、橫向載荷、構(gòu)架應(yīng)力和輪對(duì)應(yīng)力。對(duì)ANSYS瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)計(jì)算所得結(jié)果、SIMPACK動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果

3、進(jìn)行了對(duì)比分析，得到了轉(zhuǎn)向架載荷頻率傳遞規(guī)律，分析了兩種方法計(jì)算結(jié)果的相似性和差異性。
　　依據(jù)數(shù)值分析仿真計(jì)算所得轉(zhuǎn)向架載荷特征和載荷頻率傳遞規(guī)律，確定了測(cè)試信號(hào)處理有效截止頻率。處理實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)向架載荷數(shù)據(jù)，編制轉(zhuǎn)向架載荷譜；對(duì)典型工況下轉(zhuǎn)向架載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣，得到列車進(jìn)出庫(kù)、高速直線運(yùn)行和高速曲線運(yùn)行三種工況下軸箱彈簧載荷和定位轉(zhuǎn)臂載荷，從時(shí)域和頻域兩個(gè)角度出發(fā)，分析了轉(zhuǎn)向架載荷特性。
　　得出如下結(jié)論：ANSYS瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)

4、分析結(jié)果表明，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在300km/h速度級(jí)輪軌激振力的作用下有可能發(fā)生彈性共振；對(duì)比分析轉(zhuǎn)向架瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析和SIMPACK計(jì)算結(jié)果之后發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)向架載荷在經(jīng)一系懸掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架傳遞至二系懸掛系統(tǒng)過程中，頻率成分發(fā)生了明顯的衰減；構(gòu)架應(yīng)力和輪對(duì)應(yīng)力頻率之間也表現(xiàn)出一定的關(guān)聯(lián)性；轉(zhuǎn)向架載荷在高速直線工況運(yùn)行下表現(xiàn)出幅值小、頻率高的特點(diǎn)，而在進(jìn)出車庫(kù)、過道岔和小半徑曲線時(shí)轉(zhuǎn)向架載荷則是大幅值、低頻率?？傮w而言，轉(zhuǎn)向架動(dòng)態(tài)載荷以小幅值為