地铁天线梁疲劳寿命及振动特性研究

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1、学校代码：密级：公开交遂乂硕士专业学位论文地铁天线梁疲劳寿命及振动特性研究作者姓名于宏建工程领域机械工程指导教师李强教授培养院系机械与电子控制工程学院二零一五年六月硕士专业学位论文地铁天线梁疲劳寿命及振动特性研宄作者：于宏建导师：李强北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部

2、门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名导师签名签字日期：《年月广日签字日期年月学校代码：密级：公开北京交通大学硕士专业学位论文地铁天线梁疲劳寿命及振动特性研究作者姓名：于宏建学号：导师姓名：李强职称：教授工程硕士专业领域：机械工程学位级别：硕士北京交通大学年月致谢本论文工作是在我的导师李强教授的悉心指导下完成的，从论文的选题到试验的进行从论文的结构安排到初稿的撰写，都凝聚了李强教授

3、的大量心血。在我的研宄生生涯过程中，李老师给了我许多的指导，他严谨求实的治学态度和科学的工作方法，对我的学习和工作产生了深远的影响。在此衷心的感谢李老师两年来对我的关心和指导。还要特别感谢邹骅老师和王斌杰老师在现场试验的辛勤付出和数据采集环节对我认真的指导，以及南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心的马利军主任及邹晓龙工程师的指导。在论文研宄及撰写过程中，任尊松教授和杨广雪老师都给予我很大的帮助，在此标示衷心的感谢。此外，陈羽师兄、徐宁博士、常程城师兄、张冉佳、朱超、方涛等同学对我论文的研宄工

4、作给予了热情的帮助，与他们探讨问题、解决问题的过程对我的研宄内容有了更多的启示，在此向他们表达我的感激之情。最后，感谢我的家人和朋友多年来对我的关系和帮助，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。摘要摘要摘要：天线梁是承载天线的重要设备，系统能够自动保护行车安全，因此天线梁的稳定安全关乎着行车安全。在实际运用过程中发现，发现天线梁出现裂纹失效，威胁运营安全。基于此背景，本文针对天线梁实际运用过程中出现裂纹情况。运用有限元仿真的手段，对天线梁进行动力特性分析。为分析天线梁裂纹出现原因，根据

5、线路测试数据，利用振动频谱分析方法分析不同工况对天线梁振动的影响，最后对天线梁结构进行结构优化，具体分析如下：首先，为了解天线梁动力特性，结合实际运用状况，对天线梁进行有限元仿真分析，确定天线梁的模态振型，通过谐响应分析了解不同方向的简谐激励下测点的响应情况；其次，通过分析四号线上下行线路和早晚高峰时段试验数据，计算天线梁测试点的疲劳损伤及寿命，并根据测点应力分布规律，对天线梁测点进行最大应力推断，得到天线梁加强筋板与天线梁主管连接焊缝处应力薄弱；利用快速傅里叶变换，分线路工况和速度工况对疲劳关

6、注点动应力信号及各加速度信号做频域分析，分析结果表明，下行线路运行条件相对恶劣一些，在车辆接近匀速运行时，天线梁产生剧烈振动，振动台验证性试验表明，天线梁在受单一方向振动载荷作用时，疲劳关注点不会出现裂纹；最后，采用多种软件相结合，对天线梁结构进行尺寸和形貌优化，使天线梁一阶模态得到提高，对避免共振起到积极的作用。关键词：天线梁；疲劳损伤；频谱分析；振动；优化ABASTRACTABSTRACTABSTRACT:Theantennabeamisimportantequipmentbecauseit

7、carriestheATPantenna.Theoretically,theATPsystemcanautomaticallyprotectthevehicle,makingtheantennabeamcriticalforsafedriving.However,inpractice,crackswerefoundintheantennabeamweldingseam.Thesecrackswouldhavenegativelyinfluencedthesafetyofthevehicle.Th

8、ispaper,basedontheantennabeamcrackssituation,analyzesthedynamicpropertiesoftheantennabeamtofindoutthereasonforthecracksandthewaytooptimizetheantennabeambyusingthemethodoffiniteelementsimulation.Thespecificstepsareasshownbelow:Firstly,finiteelementsim