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基于灵敏度分析的动车组车体结构模态提升研究

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城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 45-50,56页

作者：杜彦品廖平赵景忠徐志鹏中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]为全面了解车体零件尺寸参数对车体模态的影响,对动车组车体模态灵敏度进行分析,以提升车体主要振动频率。[方法]根据灵敏度计算结果,制定了8种单变量厚度提升方案,进行车体结构主要模态对比分析;在此基础上,对主要振动模态影响... 详细信息

[目的]为全面了解车体零件尺寸参数对车体模态的影响,对动车组车体模态灵敏度进行分析,以提升车体主要振动频率。[方法]根据灵敏度计算结果,制定了8种单变量厚度提升方案,进行车体结构主要模态对比分析;在此基础上,对主要振动模态影响最大的零件进行两两组合,在质量增加不大的前提下,制定了3种提升方案来研究多变量厚度变化对车体主要振动模态的影响。[结果及结论]侧顶板、圆顶板、侧墙板、侧墙梁柱、车顶弯梁、波纹地板和底架边梁的厚度对车体主要振动模态的灵敏度较高;增加以上单变量影响因素的厚度和多变量影响因素的厚度,车体结构主要振动模态频率相对于原结构均有一定提升;与单变量厚度影响因素方案相比,多变量厚度提升方案的各振动模态频率均有所上升,但变化幅值较小,大大低于2个单变量厚度影响因素单独对车体模态影响的叠加。

关键词：动车组车体结构灵敏度模态

车身高度对高速动车组轻量化车体结构模态影响分析

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铁道标准设计 2024年

作者：杨悦肖守讷刘春艳朱涛王侠西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心

为解决高速动车组轻量化技术可能导致车体刚度降低的问题，以某高速动车组轻量化车体结构为研究对象，首先，采用HyperMesh有限元前处理软件建立数值模型，并利用ANSYS进行车体振动模态特性计算。其次，以车体铝结构为目标进行整车模态... 详细信息

为解决高速动车组轻量化技术可能导致车体刚度降低的问题，以某高速动车组轻量化车体结构为研究对象，首先，采用HyperMesh有限元前处理软件建立数值模型，并利用ANSYS进行车体振动模态特性计算。其次，以车体铝结构为目标进行整车模态台架试验，获取轻量化车体铝结构模态频率、阻尼比及振型等模态参数。通过对比仿真与试验结果，发现二者前4阶铝结构模态振型吻合，模态频率最大误差仅为6.55%，出现在一阶菱形模态，仔细剖析仿真与试验结果之间差异的根本原因，从而验证了有限元模型的准确性。最后，针对不同车身高度（3 950 mm、3 900 mm、3 850 mm和3 800 mm）的高速动车组轻量化车体进行振动模态特性计算，并对比分析车身高度变化对车体前4阶模态频率的影响。研究结果表明：该高速动车组轻量化车体铝结构模态变形连续，一阶垂弯频率大于17.5 Hz，满足设计要求；车体一阶菱形频率对车身高度变化的灵敏度最高，随着车身高度的降低，车体一阶菱形频率显著提升，增加了5.8%；一阶垂弯频率呈现先提升再降低的趋势，而一阶呼吸频率和一阶扭转频率则呈现缓慢提升。研究成果全面解决了降低车身高度的轻量化设计与车体模态性能下降之间的矛盾，为指导高速动车组轻量化车体车身高度设计提供了理论支持。

关键词：高速动车组轻量化车体结构有限元分析模态特性车身高度

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高速动车组车体模态特性分析

振动．测试与诊断 2019年第6期39卷 1305-1310,1366页

作者：王鹏陈恩利惠美玲蔡大军石家庄铁道大学交通运输学院石家庄050043 中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心唐山063035 燕山大学机械工程学院秦皇岛066000

针对轨道不平顺及设备运转使高速动车组运行过程中产生复杂的振动、严重降低乘坐舒适性和行驶安全性等问题,对车体进行模态特性分析,以改善车辆的动态响应特性。建立某高速动车组车体有限元模型,计算3种车体不同质量条件下的振动模态,... 详细信息

针对轨道不平顺及设备运转使高速动车组运行过程中产生复杂的振动、严重降低乘坐舒适性和行驶安全性等问题,对车体进行模态特性分析,以改善车辆的动态响应特性。建立某高速动车组车体有限元模型,计算3种车体不同质量条件下的振动模态,分析设备吊挂位置和吊挂点数目对车体模态频率的影响,得到模态频率和振型的变化规律。在有限元计算的基础上搭建车体模态测试系统,对车体进行模态试验,分析仿真与试验结果的差异及原因,验证数值计算和有限元模型的正确性。结果表明,车体模态频率满足相关设计标准,不同质量的车体低阶模态振型变化趋势一致,吊挂位置对底架垂弯和车体扭转振动频率影响较明显,吊挂点数目增加使车体模态频率逐渐升高。

关键词：高速动车组车体结构有限元分析模态试验模态频率

车体结构用590～780MPa级冷轧双相钢研制与开发

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车体结构用590～780MPa级冷轧双相钢研制与开发

作者：宋冉臣内蒙古科技大学

学位级别：硕士

为实现汽车工业的可持续健康发展,汽车轻量化设计成为汽车行业的主要发展方向。双相钢系列产品由于低屈强比、高抗拉强度和高加工硬化指数等特点,满足汽车轻量化使用需求。本文依据用户协议规定的技术条件要求,结合2250mm热轧生产线、20... 详细信息

为实现汽车工业的可持续健康发展,汽车轻量化设计成为汽车行业的主要发展方向。双相钢系列产品由于低屈强比、高抗拉强度和高加工硬化指数等特点,满足汽车轻量化使用需求。本文依据用户协议规定的技术条件要求,结合2250mm热轧生产线、2030mm冷轧生产线装备特点,进行化学成分、轧制工艺设计及优化,开发具有优良强韧性匹配,满足用户使用需求的HC340/590DP、HC420/780DP冷轧双相钢产品。590MPa级冷轧双相钢采用C-Si-Mn-Cr成分设计方案,780MPa级冷轧双相钢采用C-Si-Mn-Cr-Mo成分设计方案,冶炼了4炉试验钢,模拟工业生产技术路线开展了实验室研究。实验室研究了化学成分、热轧工艺、酸轧工艺、退火工艺、平整工艺对产品组织和性能的影响,确定了最佳化学成分及轧制工艺参数设计。研究表明,HC340/590DP冷轧双相钢采用化学成分0.07%C-0.35%Si-1.70%Mn-0.45%Cr、退火工艺加热温度820℃、保温时间120s、缓冷温度680℃、快冷终止温度290℃,平整延伸率0.5%设计方案,HC420/780DP冷轧双相钢采用化学成分0.12%C-0.36%Si-1.75%Mn-0.36%Cr-0.07%Mo,退火工艺加热温度820℃、保温时间120s、缓冷温度690℃、快冷终止温度290℃,平整延伸率0.5%设计方案,可得到性能满足要求、最佳强韧性匹配的产品。在实验室研究的基础上,两个产品成功完成了工业试制。研制与开发的车体结构用590～780MPa级冷轧双相钢晶粒度大小12～12.5级,金相组织组成为铁素体+马氏体,硬质马氏体均匀分布在软相铁素体基体上,有利于获得综合性能较好的双相钢,产品力学性能满足设计目标范围及协议要求。根据用户反馈的使用信息,对试制产品的化学成分及生产工艺进行了持续更新与改进,优化产品使用性能,最终实现产品批量生产及应用。批量生产的产品具有优异的性能稳定性,屈强比低,良好的成型性能等特点,成功应用于车体结构用零件。

关键词：车体结构 HC340/590DP HC420/780DP 轧制工艺冷轧双相钢

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碰撞事故车辆车体结构破坏分析

城市轨道交通研究 2022年第9期25卷 136-140页

作者：卫亮康巍万平大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室株洲412001 中车株洲电力机车有限公司株洲412001

针对2015年3月25日发生在北京的城市轨道交通车辆碰撞事故,通过对事故车辆车体的结构破坏进行调查,拼接还原事故车厢的最终状态。车体结构破坏调查分析的研究结果表明:在复杂事故地形和钩缓系统引导的共同作用下,各节车厢发生了一系列... 详细信息

针对2015年3月25日发生在北京的城市轨道交通车辆碰撞事故,通过对事故车辆车体的结构破坏进行调查,拼接还原事故车厢的最终状态。车体结构破坏调查分析的研究结果表明:在复杂事故地形和钩缓系统引导的共同作用下,各节车厢发生了一系列相互错位的碰撞。事故车辆车体结构破坏的位置主要集中在驾驶室框架、底架、侧墙和端墙等模块连接处。由于驾驶室框架与底架连接处的失效,在与河道接触碰撞过程中,驾驶室内部空间被入侵约50 cm。第二节车厢是事故中变形破坏最严重的车厢,其紧邻头车的I端位纵向压缩量约为30 cm、垂向变形约为10 cm;与第三节车碰撞的II端位纵向压缩量约为40 cm,并在侧墙出现长约28 cm的裂纹。事故中涉及的全自动车钩和半永久车钩部分压溃,起到了一定的吸能作用。

关键词：城市轨道交通车辆车体结构碰撞事故结构破坏

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高速动车组车下悬挂设备隔振设计研究

铁道学报 2017年第1期39卷 33-40页

作者：于金朋张卫华张立民肖守讷孙帮成西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 中车唐山机车车辆有限公司产品技术研究中心河北唐山063035

高速动车组车下悬挂设备的隔振设计应最大程度地发挥设备工作效能,减小车体振动及两者的相互影响,提高乘坐舒适度。为研究车下悬挂设备隔振器参数对隔振性能的影响,根据机械振动和减振隔振理论,推导车下典型设备(牵引变压器及冷却单元)... 详细信息

高速动车组车下悬挂设备的隔振设计应最大程度地发挥设备工作效能,减小车体振动及两者的相互影响,提高乘坐舒适度。为研究车下悬挂设备隔振器参数对隔振性能的影响,根据机械振动和减振隔振理论,推导车下典型设备(牵引变压器及冷却单元)刚度设计的动力学方程。建立车体与牵引变压器及冷却单元的有限元分析模型,并以变压器振动烈度、地板舒适性和隔振效率为评价指标,深入分析隔振器刚度、风机转速、车体一阶垂弯频率、变压器质量等对隔振性能的影响,得到隔振器刚度、风机转速、车体一阶垂弯频率和变压器质量等对隔振性能的影响规律。结果表明,隔振器刚度、风机转速、车体一阶垂弯频率和变压器质量等对隔振性能的影响明显,可为车下悬挂设备隔振设计提供依据。

关键词：高速车体车体结构结构参数模态频率

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地铁列车车体技术研究

机车电传动 2022年第2期 82-88页

作者：苏柯金希红刘永强许晶晶帅纲要刘健大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室湖南株洲412001 中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

城轨交通高质量可持续发展是交通强国建设的重要内容。欧盟、日本在轨道车体领域进行集团式产品和技术开发已持续推进近10年,其技术创新具有全局性、整体性和系统性。为提升我国地铁列车技术整体水平,中国中车在相关部委支持下开展了系... 详细信息

城轨交通高质量可持续发展是交通强国建设的重要内容。欧盟、日本在轨道车体领域进行集团式产品和技术开发已持续推进近10年,其技术创新具有全局性、整体性和系统性。为提升我国地铁列车技术整体水平,中国中车在相关部委支持下开展了系列化中国标准地铁列车的研制。针对地铁车体设计要素和既有技术体系进行了调研,分析了车体顶层设计和融合技术的重要性,探讨了中国标准地铁车体技术创新平台搭建要素;介绍了标准地铁车体结构继承性、设计优化和性能提升情况、试验验证结果和设计简统成果;论述了车体新材料、新工艺、新结构等技术创新的方向与目标。结果表明,标准地铁车体结构符合技术规格书要求,可满足行业实际应用需求,对地铁车体进行前瞻性和基础性技术研究仍具有迫切性和必要性。

关键词：地铁列车车体结构标准化轻量化再循环利用新材料城市轨道交通

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高温超导磁浮列车轻量化车体设计研究

高温超导磁浮列车轻量化车体设计研究

作者：蒋维西南交通大学

学位级别：硕士

高温超导磁悬浮系统作为新型的超导技术制式,具有系统简单、无源自稳定、维护成本低等优势,日益受到轨道交通领域的密切关注,正向世界展现出巨大的应用潜力。针对高温超导磁浮列车逐渐进入工程应用化阶段,目前仍存在较多系统问题亟待解... 详细信息

高温超导磁悬浮系统作为新型的超导技术制式,具有系统简单、无源自稳定、维护成本低等优势,日益受到轨道交通领域的密切关注,正向世界展现出巨大的应用潜力。针对高温超导磁浮列车逐渐进入工程应用化阶段,目前仍存在较多系统问题亟待解决。高温超导磁浮列车车体作为各子系统的枢纽,同时也是重要的承载结构,是整个系统的核心部分。由于高温超导磁浮列车的悬浮能力是一定的,为了提高磁浮车的承载能力,需要对车体结构开展轻量化设计,形成高温超导磁浮列车车体轻量化方案。本文从高温超导磁悬浮列车的总体受力分析入手,围绕磁浮车体结构轻量化设计,展开了如下研究:首先,根据高温超导磁浮车与轨道的相互适应要求,设计了最小水平、竖直曲线半径等线路参数。同时对车辆总体制式及关键参数进行了设计与确定,为后文开展磁浮车运行过程中的受力分析提供依据。其次,参考现有的高速磁浮和轮轨车辆的设计标准,基于高温超导磁悬浮列车悬浮、导向以及牵引的技术原理,通过理论分析和仿真等手段从垂向、横向、纵向和扭转四个方面对磁浮车体的受载情况进行分析,最终确定了10个静载荷工况、3个疲劳载荷工况。然后,采用轻量化和模块化的设计思想,对磁浮车车体结构的材料选择、模块划分以及结构型材进行了相应的分析和设计,从而确定了大型铝合金框架结构与三明治泡沫板相结合的整体承载车体结构设计方案。按照等强度、等刚度的设计方法,考虑到磁浮车受到风载影响较明显,设计圈梁结构将载荷传递至强度较高的底架结构,使得车体形成回环式整体承载结构。将车体设计为底架、侧墙、车顶、端墙四个大模块结构,能够提高生产和组装效率。同时将三明治泡沫板也设计成一个独立模块,方便与车体型材进行连接安装。最后,分析比较高速磁浮和轨道车辆的车体设计标准,确定了高温超导磁浮车结构强度的评定方法。在三维结构的基础上建立了车体有限元模型,进行了相应的结构强度校核和局部结构的改进设计。最终仿真结果显示,改进后的车体方案总重仅为3.7 t,实现了12%的减重率,车体结构可以同时满足静强度、疲劳强度以及刚度的结构要求,且各结构材料的安全系数都在1.37以上。

关键词：高温超导磁浮车体结构轻量化设计三明治泡沫板有限元分析

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打造系列化、智能化市域列车平台

城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 I0001-I0001,204页

作者：李定南 ZHANG Liman(译) 中车南京浦镇车辆有限公司党委不详

市域列车的最高速度可达200km/h,同时还能兼顾地铁列车的快起快停和快速乘降,对提高市域(郊)铁路运输效率、提高城市公共交通效率具有重要作用。中车南京浦镇车辆有限公司全新研制的市域CD型车列车基于城际动车组设计理念,车体结构采用... 详细信息

市域列车的最高速度可达200km/h,同时还能兼顾地铁列车的快起快停和快速乘降,对提高市域(郊)铁路运输效率、提高城市公共交通效率具有重要作用。中车南京浦镇车辆有限公司全新研制的市域CD型车列车基于城际动车组设计理念,车体结构采用动车组设计规范,可实现1500kN车体压缩强度性能和36 km/h的相对速度碰撞性能;应用了综合气密性设计技术,采用了高性能阻尼隔声材料,可有效提升列车隔音性能,全面提升乘坐舒适性;应用了包括智能照明、智能PIS(乘客信息系统)、智能检测、智能运维等智能化技术,以及多网融合、多屏融合、智能检测系统融合、主机融合等新技术。

关键词：智能检测智能照明多网融合隔声材料隔音性能智能化技术车体结构地铁列车