高速列车车体模态特性与结构尺寸敏度关系研究
高速列车车体结构设计与力学性能分析
高速列车车体结构设计与力学性能分析随着科技的不断进步和人们对高速交通工具的需求不断增加，高速列车成为了现代交通系统中不可或缺的一部分。
高速列车的稳定性和安全性是设计过程中必须重视的因素之一。
因此，车体结构设计和力学性能分析成为了高速列车设计中的重要环节。
本文将着重讨论高速列车车体结构设计以及力学性能分析的相关内容。
1. 车体结构设计高速列车的车体结构设计需要考虑多个方面的因素，包括材料选择、结构设计和制造工艺等。
材料选择是车体结构设计中的关键环节。
高速列车需要具备重量轻、强度高和耐久性强等特点。
因此，常见的材料选择包括铝合金和复合材料等。
铝合金具有良好的强度和刚度，同时重量相对较轻，因此广泛应用于高速列车的车体结构设计中。
复合材料由纤维增强材料和树脂基体构成，能够提供更高的强度和刚度，并具有优异的耐久性。
结构设计需要考虑车体的整体稳定性和安全性。
不同部位的承载能力需要合理配置，以保证车体在高速运行过程中的稳定性和安全性。
2. 力学性能分析高速列车的力学性能分析是车体结构设计过程中的重要环节。
力学性能分析主要通过有限元分析方法和试验研究来实现。
有限元分析方法可以对车体结构进行多重载荷情况下的模拟计算，从而评估结构的强度和刚度等性能指标。
试验研究则通常通过制造实际尺寸的样品或进行真实列车的试验来获取数据，验证有限元分析的准确性。
通过力学性能分析，可以进一步优化车体结构设计，提高列车的稳定性和安全性。
3. 车体结构的振动控制高速列车在运行过程中往往会面临多种振动问题，如车体振动、轮轨振动等。
这些振动不仅会影响列车的乘坐舒适性，还会对车体结构的稳定性和安全性造成影响。
因此，车体结构的振动控制也是设计中需要考虑的重要因素之一。
常见的振动控制方法包括主动振动控制和被动振动控制。
主动振动控制通过在车体结构上安装传感器和执行机构，采用反馈控制的方法来抑制振动。
被动振动控制则借助材料的力学特性和结构的形状设计来实现振动的抑制。
高速铁路列车车体结构模态分析与优化
高速铁路列车车体结构模态分析与优化高速铁路列车的运行速度日益增加，为确保列车的稳定性和乘坐舒适度，车体结构的模态分析和优化变得愈发重要。
本文将对高速铁路列车车体结构进行模态分析，并探讨如何通过优化车体结构来提高列车的运行性能。
首先，我们将进行高速铁路列车车体结构的模态分析。
模态分析是研究机械结构在固有频率下的振动特性的一种方法。
通过计算车体结构的固有频率和振型，可以了解列车在不同振动模态下的响应情况，并判断是否存在共振问题。
同时，模态分析还可用于检测车体结构的强度和刚度，并为后续的优化设计提供基础。
在模态分析过程中，我们要考虑列车的运行工况、车体结构的材料特性、连接方式等因素。
通过有限元分析方法，我们可以对整个车体结构进行离散建模，并计算出结构的振动模态。
对于高速列车而言，模态分析的重点通常是低频振动模态，因为高频模态对列车运行影响较小。
针对模态分析结果中发现的问题，我们可以进一步考虑车体结构的优化。
优化车体结构旨在提高列车的运行性能，例如减小结构的重量、提高结构的刚度和强度、降低共振风险等。
为此，我们可以采用以下几种优化方法。
首先，材料选用是车体结构优化的关键。
选择合适的材料可以提高结构的轻量化效果，减小车体质量对列车的影响。
优化材料的选择要考虑结构的强度、刚度和耐疲劳性等多方面因素，并使得整体材料成本不过高。
常用的思路是采用高强度、高刚度的材料，如碳纤维复合材料，以替代传统的金属材料。
其次，结构拓扑优化是一种有效的方法。
通过重新设计和优化车体结构的拓扑形状，可以减小结构的重量和体积，提高结构的刚度。
例如，在车体结构的运动关节点上增加加强构件，可以提高结构的整体刚度和强度，减小结构的应力集中。
另外，结构的缺陷和不规则特征都会影响模态分析的结果和车体的振动性能。
因此，进行几何形状的优化也是必要的。
几何形状优化可以通过对车体的涵义管线和曲线进行优化，以减小空气阻力和降低噪声。
此外，优化结构还应考虑列车的气动性能，以提高列车的稳定性和降低风险。
高速列车车体模态特性与结构尺寸敏度关系研究
高速列车车体模态特性与结构尺寸敏度关系研究李伟;缪炳荣;张立民;谭仕发【摘要】针对高速列车运行过程中,由于车体自由模态不匹配导致的整车振动特性恶化问题,提出一种尺寸敏度分析方法改善车辆动态特性.具体内容包括:通过HyperMesh建立车体有限元模型,应用ANSYS计算车体自由模态频率并提取振型,研究单一部件尺寸敏度对车体主振型模态频率的影响.结果表明:对车体模态频率影响最小的是端部,对车体主振型菱形影响最大的是顶棚,达0.55 Hz;对垂弯影响最大的是底架,达1.14 Hz,对扭转影响较大的是顶棚和侧墙,达0.82 Hz,为车体结构的优化设计提供参考.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2015(035)005【总页数】4页(P1-4)【关键词】高速车体;固有频率;尺寸敏度;自由模态【作者】李伟;缪炳荣;张立民;谭仕发【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】U292.91+4随着铁路高速化发展，高速列车的车体结构振动疲劳是一个关系到多学科的复杂技术问题，更是一个和整车动力学特性密切相关的研究课题［1］。
随着运营速度提升，列车的耦合振动问题越发突出。
合理的结构设计不仅能最大程度发挥车体的承载能力，也能减小车体振动，提高乘坐舒适度。
车体结构尺寸主参数和结构模态特性关系机理的研究对改善高速列车在运行过程中的振动舒适度也有着十分重要的意义。
很多学者针对高速列车车体振动和模态匹配机理进行了大量的研究工作，并积累了一些经验。
康洪军等研究了列车整备状态车体结构模态参数与车下悬挂设备模态参数间的匹配关系，给出整备状态车体与车下有源设备最佳模态参数匹配原则，确定了车体与车下设备悬挂件最佳匹配参数［2］。
高速列车车体设计关键技术研究
高速列车车体设计关键技术研究一、概览随着全球化的加速和城市化的推进，交通需求日益增长，高速铁路作为现代交通的重要支柱，正面临着巨大的发展压力。
在这种背景下，高速列车车体设计成为了行业内迫切需要解决的问题。
本文将对高速列车车体设计中的关键技术进行综述，以期为未来车体设计提供参考。
高速列车车体设计涉及多个学科领域，包括空气动力学、结构力学、材料科学、电子信息等。
还需要综合考虑运行速度、载荷情况、环境条件等多种因素。
高速列车车体设计具有高可靠性、高安全性、高精度等要求。
高速列车车体设计已经取得了一系列重要成果。
某型高速列车成功实现了160公里小时的试验速度，刷新了世界纪录。
这为实现更高速度的高速列车研发奠定了基础。
仍有一些技术问题需要解决。
在高速运行状态下，列车车辆之间的舒适性和动力性能需要进一步优化；车体轻量化是降低能耗和提高速度的关键措施之一，但如何实现车体轻量化同时保证车辆强度和稳定性仍是一个挑战；随着智能化技术的发展，如何在车体设计中融入智能控制、故障诊断等功能也需要深入研究。
1. 高速列车的发展背景与意义随着世界经济的快速发展，交通基础设施的需求日益增长，尤其是高速、大容量、环保的交通方式受到了广泛关注。
在此背景之下，高速列车作为一种具有较高客运效率、较短时间内输送旅客能力的交通工具，逐渐成为国际交通运输领域的热门话题。
从20世纪60年代开始，各国开始对高速铁路的研究与建设展开密切关注。
自1964年法国建成世界上第一条高速铁路TGV东南线开始，至今已有50多年的历史。
在这段时间里，许多国家和地区都相继开展了高速铁路的建设，并取得了一系列科技成果。
进入21世纪，高速铁路迎来了前所未有的发展机遇，欧洲、北美、亚洲等多个地区纷纷加大投入，开展高速铁路建设与改造。
高速列车具有极高的客运效率。
相较于普通铁路，高速列车能够以更高的速度、更短的时间运送旅客，大大提高了铁路的运行效益。
对于乘客来说，乘坐高速列车出行，享受到的服务更加舒适、快捷。
高速动车组整备及载人状态车体模态分析
高速动车组整备及载人状态车体模态分析摘要：首先,将乘客简化为多体积块弹簧阻尼模型和单体积块模型,并使用Hypermesh软件建立高速车辆人体状态的有限元模型。
然后,将已建立的有限元模型导入ABAQUS软件,并计算完全无人值守状态、传输状态(多块弹簧阻尼模型)和传输状态(单块模型)的振动模式。
本文主要分析高速动车组整备及载人状态车体模态。
关键词：车体；载人；模态；人体模型引言近年来，我国高速铁路的运行速度和运行时间不断提高，问题日益严重，不仅降低了列车的使用寿命，而且还会影响乘客的舒适性，并可能威胁到乘客的人身安全，是整个列车中最复杂、最重要的结构之一，承受着列车的全静态负荷和运行动态负荷。
车辆的模态结构对动态性能和行驶舒适性有很大影响车辆的模态频率是最重要的动态参数，而模态分析是获得动态参数的最常用方法。
1、动力集中动车组运用检修模式分析1.2检修模式分析按照国家铁路集团的有关规定,为了提高摩托车的使用维护效率,作为公交车的重要替代品,日常使用的中央摩托车应尽量减少挂钩和解码工作,摩托车应使用整套设备,即在整个宾馆完成使用维护、D1维修和D2维修,使用相关设备设施应充分利用现有设备,以减少改造项目,减少投资;D3维修和上述中央车辆维修在解码后返回飞机部分,车辆部分或主机械厂。
1.2关键设备设施配置根据机动车辆集中化的要求,机动车辆集中到仓库、行走、设备维护时必须电气化,并且应与设备棚(库)或少量户外准备线路的建设兼容,设备线的长度应满足2个短组或1个长排的设备要求。
设备线应设置接触网段绝缘体、隔离开关和接地单元,配置铁路桥梁、沟槽、作业平台和安全链监控系统等设备设施。
为了满足集中式机动车辆的临时维修作业,新建或改装的设备应设置非失效车轮维修库,配备非失效车轮机、车顶操作平台和安全牵引系统、起重设备等,库线的长度应不能满足集中式机动车轮和临时维修的需要。
此外,根据需要,提供集中式车辆的设施应配备自动洗衣机(或手动清洗线),并配备设备设施,如水,除尘和抽水车辆。
基于相对灵敏度分析的高速列车车体结构优化
文章编号：１００８－７８４２（２０２０）０２－００３０－０４基于相对灵敏度分析的高速列车车体结构优化石晓飞１，唐 晖１，高月华２（１ 中国铁路广州局集团有限公司，广州５１１４８３；２ 大连交通大学 交通运输工程学院，辽宁大连１１６０２８）摘 要 针对某高速列车铝合金车体，对其进行静、动态特性的有限元分析，结果表明整备状态下的车体一阶垂弯频率较低。
以提高车体的一阶垂弯频率为目的，利用灵敏度分析方法，计算车体的一阶垂弯频率灵敏度，质量灵敏度以及相对灵敏度。
基于相对灵敏度的分析结果，确定对模态频率变化敏感的结构区域，并选取以车顶、边梁、端墙及底板等型材的厚度为设计变量的优化模型进行结构优化。
优化后的车体一阶垂弯频率提升５．５％，达到１１．１４Ｈｚ，有效地提高了车体的动态刚度。
关键词 有限元分析；模态分析；相对灵敏度；结构优化中图分类号：Ｕ２７１．９１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－７８４２．２０２０．０２．０７ 高速列车车体主要是由地板、侧墙、车顶和端墙等部分焊接而成的薄壁筒形整体承载结构。
整备状态下的车体一阶垂弯频率是反映车体振动性能好坏的重要参数。
一阶垂弯频率较低表明车体刚度偏软，不仅会降低列车在运行中的乘坐舒适度，还很有可能致使车体因振动过大而导致局部产生较大变形，影响材料疲劳寿命，从而影响列车运行稳定性，无法最大程度的发挥车体承载结构的承载能力。
随着列车运营速度的提升，列车阻力及作用力急剧增大，线路固有频率范围增大，使得车体振动情况以及旅客舒适度也进一步恶化。
为了避免或减少此类情况的发生，需要对车体承载结构进行合理的优化设计，提高整备状态下车体的一阶垂弯频率，这样不仅可以有效的避免与转向架构架的自振频率产生共振，还可以减小车体的振动，改善其乘坐舒适度及运行平稳性。
在保证车体质量在变化幅度不大的同时，最大程度的提高车体的一阶垂弯频率是国内外学者研究的热点。
Ｅｎｂｌｏｍ等［１］在考虑了振动舒适度、车辆动力学性能及车体强度的基础上对车辆舒适度进行了静强度分析和多体动力学的两级协同优化。
高速列车车体结构研究
高速列车车体结构研究随着科技的不断发展，高速列车成为了现代交通的重要组成部分。
高速列车的车体结构对于其性能和安全性至关重要。
本文将探讨高速列车车体结构的研究现状和未来发展趋势。
一、高速列车车体结构的重要性高速列车的车体结构对于其性能和安全性至关重要。
一方面，优秀的车体结构可以大幅度提高车辆的运行速度和平稳性，同时也可以减少对轨道基底的损伤；另一方面，车体结构的不稳定会导致事故的发生，严重威胁到人们的生命财产安全。
因此，高速列车车体结构的研究对于交通事业的发展和人民群众的生命财产安全具有重大意义。
二、高速列车车体结构的研究现状1.车体结构材料的研究随着工业化的发展，材料科学的进步使得高强度、轻量化的车体材料得以研发。
常见的车体材料包括铝合金、钛合金、高性能复合材料等。
这些材料不仅可以减轻车体重量，还可以提高车辆的稳定性和安全性。
目前，铝-镁-硅合金在车体结构中得到了广泛应用，它重量轻、强度高、成形性好，具有一定的防腐蚀性和耐候性。
值得注意的是，车体的强度、刚度和耐久性等特性是影响车辆性能和安全的关键。
2.车体动力学和振动问题的研究车体动力学和振动问题是研究车体结构的重要科学问题。
高速列车在高速行驶过程中容易受到空气阻力、风切、振动等影响，因此车体的动力学行为和振动特性问题需要重视。
钢梁平台、车体薄壳和复杂非线性构成材料等建模方法已经被广泛采用用于分析车体振动的影响。
此外在试验研究中对部分车体进行了实验室振动测试和运行测试，以评价车体的振动水平和限制振动模态，从而提高其或服务质量，降低或预测车床故障。
三、高速列车车体结构的未来趋势1.车体刚度和轻量化的结合车体强度和刚度是影响车辆性能和安全的关键。
随着材料科学和计算机技术的不断发展，车体材料和设计技术实现了有力的创新，比如钛合金、纳米复合材料及其化合物等材料的应用，改变了车体结构的设计方式和产业供应链，实现快速刚度和轻量化的结合。
2.智能化车体设计随着信息技术的发展，数字化、智能化设计思想和方法的应用逐渐成为未来高速列车车体结构研究的趋势。
高速动车组车体结构强度及动态特性研究的开题报告
高速动车组车体结构强度及动态特性研究的开题报告一、选题背景和意义高速动车组在世界范围内已经成为城际交通和长途客运的主要交通工具，其速度和安全性能已经深入人心。
但是，由于旅客和设备的体量和重量较大，高速动车组在运行过程中会受到各种外力的作用，车体结构的强度和动态特性是影响其运行安全和运行效率的关键因素。
因此，对高速动车组车体结构强度和动态特性进行研究具有重要的理论和实践意义。
二、研究内容和方法本研究从高速动车组运行过程中受到的外力着手，重点研究车体结构的强度和动态特性。
具体包括以下内容：1.分析高速动车组在运行过程中可能受到的各种外力和荷载，包括气动力、轨道作用力、弯曲和剪切应力、激振等。
2.建立高速动车组车体结构的有限元模型，包括车体主体、悬挂系统和轮轴系统等，对车体结构进行强度分析和模态分析。
3.对高速动车组运行过程中的特殊情况进行仿真分析，包括空气动力学效应、减震系统的影响等。
4.选择适当的试验方法对模型进行验证和优化。
三、研究预期结果通过对高速动车组车体结构强度和动态特性的综合研究，本研究预期实现以下目标：1.建立高速动车组车体结构强度和动态特性分析的综合模型。
2.分析高速动车组在不同工况下的应变和应力分布情况。
3.分析车体主体、悬挂系统和轮轴系统的模态特性和动态响应情况。
4.通过模拟实验和试验验证，对模型进行优化和调整，提高模型的准确性和可靠性。
四、研究应用价值本研究对提高高速动车组的安全性和运行效率具有重要的研究价值。
研究结果可用于车体结构的设计优化，提高车体结构的耐久性和抗疲劳性，为车辆制造商提供重要的设计依据。
另外，本研究的研究方法和技术也可推广到其他交通工具的研究领域中，具有广泛的应用前景。
基于MSCNASTRAN的高速列车车体结构轻量 化设计的灵敏度分析
基于MSC.NASTAN的高速列车结构轻量化设计的灵敏度分析刘凯杰，俞程亮，赵洪伦(同济大学铁道与城市轨道交通研究院)摘要：运用MSC.NASTRAN软件对高速列车防爬器及车体结构进行轻量化设计的灵敏度分析，反映了灵敏度分析在高速列车结构优化设计中的重要作用。
关键词：灵敏度分析，轻量化设计，高速列车Sensitivity Analysis for Lightweight design of High-speedTrain Structure Based on Msc.NastranLiu Kaijie，Yu Chengliang, Zhao Gonglun(Institute of Locomotive and Carl Engineering, Tongji University，Shanghai 200331) Abstract: Based on MSC.Nastran software, taking anti-climber and carbody structure as examples, the sensitivity analysis was performed for light weight design of high-speed train structure. the results indicated that sensitivity analysis play an important role in optiimal design for high-speed train structure.Key words:sensitivity analysis; light weight design；high-speed train0 引言车体结构轻量化是高速列车设计的一个重要课题。
高速列车优化设计模型规模大，单次优化计算时间长，同时由于参数和约束需要根据计算历程或者计算结果进行重新设置，优化次数多，因此一个完整的高速列车车体结构优化设计过程历时长，效率低。
高速动车组车轴的模态分析与优化设计
高速动车组车轴的模态分析与优化设计车轴是高速动车组重要的承载部件之一，对列车的安全性、平稳性和乘坐舒适度有着重要的影响。
为了满足运行速度的要求，提高车辆的稳定性和行驶平顺性，对车轴进行模态分析与优化设计是必不可少的。
模态分析是通过对车轴进行有限元建模，并对其进行振动特性的计算和分析。
具体的步骤包括有限元建模、求解特征值、振型分析和模态参数计算。
通过模态分析可以得到车轴在不同频率下的振动模态和振型，进而可以评估车轴的结构强度和稳定性。
同时，还可以确定车轮与轨道之间的共振关系，避免共振引起的不稳定运动和振动。
优化设计是指在满足车轴强度和稳定性要求的前提下，通过优化车轴的结构参数和材料性能，使车轴的质量降低、自振频率提高、动态特性改善。
具体的优化设计包括减少材料密度、增加截面强度、改善材料的疲劳性能等。
通过优化设计可以提高车轴的稳定性和寿命，减少动车组在高速运行过程中的振动和噪声。
在进行车轴的模态分析与优化设计时，需要考虑以下几个关键问题：首先，选择合适的有限元建模方法和模型精度。
有限元模型应该能够准确描述车轴的几何形状和材料特性，并能够有效地计算车轴的振动特性。
模型的精度对于振动特性和优化结果的准确性具有重要影响。
其次，要考虑车轴的边界条件和荷载情况。
在模态分析中，边界条件通常包括车轮与轴颈接触的约束和轨道对车轮的约束。
荷载情况包括列车的加速度、制动力、曲线力等。
边界条件和荷载情况对车轴的振动特性有着明显的影响，需要进行合理的设定和计算。
再次，要综合考虑车轴的强度和稳定性要求。
车轴在运行中所承受的载荷很大，必须能够满足一定的强度和刚度要求。
同时，要保证车轴的稳定性，避免振动过大和失稳引起的事故。
在进行优化设计时，要权衡车轴的强度和稳定性，保证两者的兼顾。
最后，要考虑车轴的制造和维修工艺。
车轴作为高速动车组的重要组成部分，其制造工艺和维修工艺对于车轴的质量和寿命具有重要影响。
在进行优化设计时，要考虑工艺的可行性，确保设计方案可以被有效地制造和维修。
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分 析 方 法 改善 车辆 动 态 特性 。具 体 内 容 包 括 ： 通 过 Ｈｙ ｐ ｅ ｒ Ｍｅ ｓ ｈ建 立 车 体 有 限 元 模 型 ， 应 用 ＡＮＳ ＹＳ计 算 车 体 自 由 模态频率并提取振 型 ， 研 究 单 一 部 件 尺 寸 敏 度 对 车 体 主振 型 模 态 频 率 的 影 响 。结 果 表 明 ： 对 车 体 模 态 频 率 影 响 最
１ ． １ 模 态 识 别 理 论
上述 表 明 ， 特征 频 率 ． 厂 和特 征 向量 Ｘ 完全 由 系统 的 刚度矩 阵和 质 量矩 阵确 定 ， 分 别 为 固有 频 率 和 振 型 关 结 构 约束 函
数及 目标 函数 的一 阶甚 至二 阶导数 信 息 ， 静力 学 有 限元
第３ ５ 卷 第 ５期
２ ０ １ ５年 １ Ｏ月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ Ｌ Ｗ ＡＹ Ｌ０Ｃ０Ｍ ０ＴＩ ＶＥ ＆ ＣＡＲ
Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． ５
Ｏｃ ｔ ． ２ ０１ ５
袋 葶
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零
爨 综合技术研究甏
ｐ 譬 ｓ 譬 暑
文章编 号 ： １ ０ ０ ８ ～７ ８ ４ ２（ ２ ０ １ ５ ）Ｏ ５ ～０ ０ ０ １ —０ ４
根据 Ｃ ｒ ａ ｍｅ ｒ 定理 ， 当且 仅 当系数 矩 阵满足 Ｉ ［ Ｋ］ 一
∞ 。 ［ Ｍ］ｌ Ｘ 一 ０， 特 征方程 （ ４ ） 有非凡 解 ， 即：
黏 弹性 约束 阻 尼 层来 减 小 车体 的 弹性 振 动 ］ 。吴 会 超
等验 证 了车下 设 备采 用弹 性悬 挂 的可 行性 及 必要 性 ， 为
随 着铁 路高 速化 发展 ， 高 速列 车 的车体 结 构 振动 疲
劳是 一 个关 系到 多学 科 的复杂 技术 问题 ， 更 是 一 个 和整 车 动力 学特 性 密 切 相关 的研 究 课 题 ｌ ＿ １ ］ 。随 着 运 营 速 度
理论 ， 是建 立在 系统 的无 阻 尼 自由振 动 分 析 基 础 上 的 ，
关 键 词 高速 车体 ； 固 有 频 率 ；尺 寸 敏 度 ；自由模 态
中图 分 类 号 ：Ｕ２ ９ ２ ． ９ １ ４ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ —７ ８ ４ ２ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ １
ｌ 厂 ｌ ＝ ＝ ： ｌ ｌ ＝ ＝ √
即为模 态参 数 。
１ ． ２ 敏度 分析 技术
（ ５ ）
车下 设备 悬 挂系 统设 计提 供 了理论 参考 ＿ ４ ］ 。 很 多学者 都 立 足 于改 变 车 体 悬 挂 设 备 或 改 变 车 体 材 料来 改善 高 速 列 车 的振 动 舒 适 度 问 题 。基 于 上 述 研 究现 状 ， 论文 提 出分别 研 究单一 部 件尺 寸 敏度 对 车体 主 振 型模 态频率 的影 响 。 １ 理论 背景
（ ３ ）
（ ４ ）
（ ［ Ｋ］ 一６ ０ 。 ［ Ｍ］ ） Ｘ一０
源设 备最 佳模 态 参数 匹配 原则 ， 确定 了车体 与 车下 设 备 悬挂 件 最佳 匹 配 参 数 ］ 。黄 彩 虹 等 给 出 了 车辆 系统 悬
挂参 数 和车 体 结 构参 数 对 弹 性 振 动 的 影 响 。提 出采 用
小的是端部 ， 对 车 体 主 振 型 菱 形 影 响 最 大 的是 顶 棚 ， 达０ ． ５ ５ Ｈｚ ； 对 垂 弯 影 响 最 大 的是 底 架 ， 达 １ ． １ ４ Ｈｚ ， 对 扭 转 影 响 较 大 的是 顶 棚 和 侧 墙 ， 达０ ． ８ ２ Ｈｚ ， 为车体结构的优化设计提供参考 。
研究 了列车 整备 状 态 车 体 结 构 模 态参 数 与 车 下 悬 挂 设 备模 态参 数 间 的匹配关 系 ， 给 出整备 状 态 车体 与 车下 有
（ ［ Ｋ］ 一Ｃ Ｏ 。 ［ Ｍ］ ） Ｘｃ ｏ ｓ （ ￣ ＋ｌ Ｄ ）一 ０
由于 式 （ ３ ） 对任 意 时间 ｔ 都成 立 ， 则有 ：
振 动舒 适度 也有 着 十分重 要 的意义 。
［ Ｍ］ ｛ ｝ ＋Ｅ ／ ｉ ］ ｛ ）一 ０
和振 型 向量 ， 其 解 的形式 为 ：
｛ ｚ）＝ ＝ ＝Ｘｃ ｏ ｓ （ ￣ ＋ｌ Ｄ ）
（ １ ）
式 中［ Ｍ］ 、 ［ Ｋ］ 、 ｛ ） 分别 为 车体 的总质 量矩 阵 、 刚度矩 阵
对应 的数 学方 程是 特征 方程 ， 车体 无 阻尼 自由振 动微 分
方程 为［ ５ ］ ：
提升 ， 列 车 的耦 合 振动 问题 越 发突 出 。合理 的结 构设 计 不仅 能最 大程 度 发挥 车体 的承 载能 力 ， 也 能减 小 车体 振 动， 提 高 乘坐 舒适 度 。车体 结构 尺 寸主 参数 和 结 构模 态 特性 关 系机 理 的研 究 对 改 善 高 速列 车在 运 行 过 程 中 的
高速 列车 车体 模 态 特 性 与结 构 尺 寸敏 度 关 系研 究
李 伟 ，缪炳 荣 ，张立 民 ，谭仕发
（ 西南 交通大 学 牵 引动 力 国家 重 点实验 室，四川成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
摘 要 针 对 高速 列 车 运行 过 程 中 ， 由于 车 体 自由模 态 不 匹 配 导 致 的 整 车 振 动 特 性 恶 化 问 题 ， 提 出一 种 尺 寸 敏 度
（ ２ ）
其 中 ｘ 为振动 幅值 ； ∞为振动固有频率 ； 』 ０ 为振动初相位 。 将式（ ２ ） 代 入式 （ １ ） 得 线 性齐 次方 程组 ：
很 多学 者针 对 高 速列 车 车体 振 动 和 模 态 匹配 机 理
进行 了大量 的研究 工作 ， 并 积 累 了一些 经 验 。康 洪军 等
平衡 方程 为Ｌ ６ ］ ：