地铁铝合金车体模态和稳定性有限元分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com·2O·设计与研究2008年第4期总第35卷地铁铝合金车体模态和稳定性有限元分析岳译新，林文君，雷挺(中国南车集团株洲电力机车有限公司，湖南株洲412001)奠昊：介翘了结构模态分析和稳定性分析J的基本理论；利用I-deas分析软件建立某新型地铁铝合金车体详细的有限元模型，对车体结构进行模态和稳定性仿真计算，通过模态分析得到了两种工况下车体的前六阶固有频率及其相应的振型；通过稳定性分析得到了车体结构发生屈曲失稳时的临界载荷和失稳部位。分析结果表明该铝合金车体满足动态设计要求，且在各种工况条件下

2、结构稳定性良好。关键词：地铁车辆；铝合金车体；模态分析；稳定性中图分类号：TBll5文献标识码：A文章编号：1006—0316(2008)04—0020—03Modalandstabilityfiniteelementanalysisofthealuminumalloycar-bodyformetrovehicleYUEYi—xin，LINWen-jun，LEITing(csRZhuzhouElectricLocomotiveCo．Ltd．，Zhuzhou412001，China)Abstract：Thebasictheoriesofmod

3、alanalysisandstabilityanalysisarediscussedbriefly．Adetailedfiniteelementmodal(FEM)ofanew-typesubwayaluminumalloyCarbodyisestablishedusingtheanalysissoftwareI-deas．Theinherentfrequenciesandmodalshapeofthefirst6ordermodesarefoundrespectivelythroughmodalcalculationundertwokin

4、dsofworkingconditions．WhenCarbodystructureisbuckling，thecriticalloadandcollapsingregionisobtainedbythestabilityanalysis．TheresultsshowthatthealuminumalloyCarbodyisconsistentwiththedynamicdesignrequirement，andthestabilityofwhichisgoodunderallkindsofworkingconditions．Keyword

5、s：metrovehicle；aluminumalloyCar—body；modalanalysis；stability地铁车辆在运行过程中，由线路不平顺引起的对结构的计算进行振动特性和稳定性分析，为新的随机激扰的频域随车速提高而加宽，导致车辆垂向车体结构的设计修改提供理论依据。和横向振动加速度增大，并通过转向架作用于车体，1分析算法原理简介以较高频率激励车体弹性振动，影响其疲劳寿命⋯。另外，对地铁乘坐舒适性、运行平稳性的要求也越1．1结构模态分析算法原理来越高。车体结构模态是评价地铁车辆运行安全性根据振动理论，多自由度系统以某一固有频率和

6、乘坐舒适性的一个重要参数【2】。模态分析，可以振动时所呈现的振动形态称为模态，此时系统各点预测车体在某一频城内各阶模态的固有频率及其相位移存在一定的比例关系，称为固有振型。不论何应的振型，以评定其动态性能是否满足设计要求；种阻尼情况，机械结构对外力的响应都可以表示成结构稳定性分析，可以预测车体结构屈曲失稳开始由固有频率、阻尼比和振型等模态参数组成的各阶发生时的临界载荷和失稳部位。为保证设计的地铁振型模态的叠加。系统的运动微分方程为：A型铝合金车体在运行中具有良好的车体结构振动【】{船+【c】{)+【】{={F)(1)特性和结构稳定性，有必要

7、对车体的模态和结构稳其中：[MI为质量矩阵；【cJ为阻尼矩阵；[KI为刚度定性进行分析。根据相关分析算法原理【3】，利用矩阵；{船、{、{)分别为系统的加速度、速度I-deas有限元软件建立详细的车体有限元模型。通过和位移；(F)为载荷向量。收稿El期：2007—11—21作者简介：岳译新(1981一)．湖南株洲人，助理工程师，主要研究方向为城轨车体结构设计和强度分析。维普资讯http://www.cqvip.com2008年第4期总第35卷设计与研究·21·求解系统的固有频率和固有振型时，由于结构2有限元模型的建立的阻尼对其模态频率及振型

8、的影响很小，可以忽略2．1建立计算模型不计，因此系统的自由振动方程可简化为：[】{幼+【】{刀=0(2)所设计的地铁车辆为A型鼓形车体，是铝合金{力={0}cos(3)全焊接整体