基于模态实验的单滑板受电弓全柔模型修正方法

作     者：许向红 罗羿 张颢辰 周睿 吴孟臻 黄思俊 Xu Xianghong;Luo Yi;Zhang Haochen;Zhou Rui;Wu Mengzhen;Huang Sijun

作者机构：中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 北京中车赛德铁道电气科技有限公司北京100176 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2023年第55卷第8期

页      面：1753-1760页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11672297)。 

主　　题：受电弓 模态实验 全柔模型 模型修正 

摘      要：动车组通过受电弓从接触网上获取电能,良好的弓网接触是列车受流的重要保障.随着列车速度的提高,弓网动态特性问题日益突出.受电弓在高速或更高速运行时,接触网不平顺、气动效应等高频激励,将激发受电弓的高频弹性模态及富有高频成分的弓网相互作用力.只考虑受电弓3个垂向自由度的三质量块模型不再适用于高频弓网动力学分析,为进行更高速下的受电弓动力学参数设计和弓网受流质量评估,需建立反映结构弹性模态的受电弓全柔模型.文章提出基于模态实验的受电弓全柔模型的修正方法.首先,开展一款新型单滑板高速受电弓的模态实验,获得260 Hz以内的两阶垂向耦合振动模态参数和6阶垂向弹性模态参数.然后,进行受电弓模态频率对材料参数的灵敏度分析,研究得到弓头、上臂和下臂的弹性模量和密度及弓头弹簧刚度,对受电弓的8阶垂向模态频率的影响显著,确定了模型修正的参数.最后,利用粒子群优化算法,获得与模态实验结果吻合度较高的修正全柔模型,其与实验结果的误差仅为5.2%.此外,提出基于模态置信度的振型识别方法,实现了迭代寻优过程中正确率为100%的模态自动识别.