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高速列车车窗改动对车体振动性能的影响

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内现状

1.2.2 国外现状

1.3 本论文研究的主要内容及方法

1.3.1 本论文研究的主要内容

1.3.2 本论文研究的主要方法

第2章 高速列车车窗改动的有限元分析基础及响应面研究

2.1 模态分析法的概述

2.1.1 模态分析的步骤

2.1.2 模态分析数学原理及作用

2.2 谐响应分析的概述

2.2.1 谐响应分析步骤

2.2.2 谐响应分析的数学原理

2.3 原始参数下的高速列车有限元模型

2.3.1 原始高速列车有限元模型的结构组成

2.3.2 原始高速列车有限元模型的实常数参数

2.4 响应面法的简介

2.4.1 响应面法的原理及响应面的拟合

2.4.2 响应面模型的验证

2.5 本章小结

第3章 车窗改动的有限元模型建立及模态分析

3.1 高速列车车窗改动的参数化及可视化模型的建立

3.1.1 车体参数化程序的编写

3.1.2 车体可视化程序的编写

3.2 计算工况的说明

3.3 车窗改动后车体的模态分析

3.3.1 原始参数下的车体有限元模型的模态分析

3.3.2 车窗宽度的减小与车体模态的关系

3.3.3 车窗宽度的增大与车体模态的关系

3.4 响应面函数的模拟及验证

3.4.1 响应面函数模拟

3.4.2 响应面模型验证

3.5 本章小结

第4章 车体侧墙的谐响应分析及侧墙振动的位移响应

4.1 原参数下的列车有限元模型的谐响应分析

4.1.1 车体受力点及外激励的施加

4.1.2 车体侧墙的取点

4.2 车体侧墙在不同频率下的位移响应

4.2.1 原始参数下的位移响应

4.2.2 计算工况下的最大位移响应

4.3 车窗改动后的谐响应分析

4.3.1 车窗宽度减小的谐响应分析

4.3.2 车窗宽度增大的谐响应分析

4.4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

附录

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摘要

高速列车因其具有快速,方便,安全,舒适等一些优点在全世界受到了各个国家的高度青睐和研究发展。我国的高速列车技术正处于不断发展过程中,高速列车的发展在交通运输业中也变得越来越重要。随着列车速度的不断提高,对车体的振动性能要求也越加严格,高速列车的车体振动与乘客乘坐舒适性和结构疲劳安全息息相关。高速列车组成结构复杂,而车窗作为车体的重要部件之一,它的改动不仅影响旅客乘坐舒适度,而且也影响车体结构的强度、刚度、疲劳性能。高速列车有限元模型构造复杂,若出于工程实际需要,在原有有限元模型基础上对其进行局部改动,则省去重新建立模型的复杂性,大大提高了工作效率。同时,若通过手动操作对已建好的高速列车有限元模型的车窗进行改动工作量非常大,基于ANSYS二次开发语言,开发了高速列车有限元模型车窗改动的专用模块。采用UIDL开发界面,应用APDL语言编写命令流,实现了通过输入不同参数值来改动车窗有限元模型。然后利用ANSYS软件分析车窗改动对车体振动性能的影响,主要内容如下:
  1.本文针对的车体是CRH380BL07型动车组,编写车窗改动的APDL语言以及建立交互式界面。
  2.利用ANSYS对车体模型进行模态分析,研究车体的固有频率和振型,主要列出车体前5阶的固有频率和振型,考察车体的振型主要是菱形、一阶垂弯、一阶扭转,结果表明:
  (1)随着车窗宽度的减小,车体的一阶至五阶频率处于逐渐增加的趋势,而不同阶频率对应的振型在所选工况内未发生质变。
  (2)随着车窗宽度的增大,车体的一阶至五阶频率处于逐渐减小的趋势,而不同阶频率对应的振型部分发生了质的变化。
  (3)在车窗拉空组合的几种工况中,车窗改动后车体所剩的车窗总数越多,车体的一阶至五阶频率越大,而不同工况对应的振型部分发生了质变
  3.针对不同工况对车体进行谐响应分析,结果表明:车窗改动后的车体在外激励的作用下,激发了车体的某一阶固有频率,此过程为当车体受激振力作用时防止车体发生共振以及车窗设计有一定的指导意义。
  4.通过响应面法拟合了车体一阶至五阶的响应面函数。结果表明所模拟的响应面函数是可用的。

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