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随着高速动车组的快速发展,其舒适性要求正逐步提高,而客室地板作为动车组的关键部件,其振动成为旅客乘坐舒适度的重要影响因素。针对国内某动车组高速运行时地板振动导致脚感发麻的问题,本课题研究前期对列车进行整备车身试验模态分析以及运行线路振动试验分析,发现地板振动峰值主要集中在10~40Hz频率之间,恰好覆盖了人体腿部敏感频率范围,因此导致乘坐时脚感发麻情况的出现。因此,本文建立了包含浮筑式地板的车体精细化有限元模型,结合模态分析和频响分析理论,深入研究了地板振动主频的分布规律,探究了地板异常振动的原因以及机理,并提出地板振动控制方法以减小地板振动峰值,提高旅客乘坐舒适度。
首先,通过车辆线路运行振动测试,分析了地板异常振动峰值的频率范围;建立了包含隔音地板的整备车身精细化有限元模型,并对其进行校核,基于该模型,采用频率响应仿真方法得出地板传递特性曲线,探究地板异常振动的根本原因;根据振动测试以及仿真结果,针对客室地板振动峰值提出了振动控制方法和振动评价指标。分析结果显示,地板中部加速度峰值集中在12.8Hz和33.6Hz频率处,前者是由于车体垂弯模态引起底架中部剧烈振动,继而传递至客室地板引起的强迫振动;后者是由于底架振动传递至地板引起客室地板发生局部共振。
随后,针对地板中部12.8Hz处加速度峰值,分析了底架板件厚度对振动加速度的灵敏度,通过改变底架各板件的厚度,优化车体底架中部刚度,减少底架与地板之间振动的传递。结果表明,地板中部12.8Hz频率的加速度峰值降低了15.88%,振动指标减小了10.84%,减振效果显著。
最后,针对地板中部33.6Hz处加速度峰值,设计了客室地板动力吸振器,通过抑制对加速度峰值贡献量最大的局部模态,消除地板局部共振。结果表明,动力吸振器的安装位置距离模态振型最大点越近,制振效果越好;同时在振型最大位置施加四重动力吸振器时,地板中部33.6Hz频率的加速度峰值降低了39.65%,振动指标减小了8.30%,制振效果良好。
本文针对地板中部不同频率的振动峰值,提出了不同的控制方法,对于高速动车组地板振动控制具有一定的普适性。在实际工程运用中,可以在本文提出的方法基础上,结合实际振动的产生原因进行减振优化设计。
首先,通过车辆线路运行振动测试,分析了地板异常振动峰值的频率范围;建立了包含隔音地板的整备车身精细化有限元模型,并对其进行校核,基于该模型,采用频率响应仿真方法得出地板传递特性曲线,探究地板异常振动的根本原因;根据振动测试以及仿真结果,针对客室地板振动峰值提出了振动控制方法和振动评价指标。分析结果显示,地板中部加速度峰值集中在12.8Hz和33.6Hz频率处,前者是由于车体垂弯模态引起底架中部剧烈振动,继而传递至客室地板引起的强迫振动;后者是由于底架振动传递至地板引起客室地板发生局部共振。
随后,针对地板中部12.8Hz处加速度峰值,分析了底架板件厚度对振动加速度的灵敏度,通过改变底架各板件的厚度,优化车体底架中部刚度,减少底架与地板之间振动的传递。结果表明,地板中部12.8Hz频率的加速度峰值降低了15.88%,振动指标减小了10.84%,减振效果显著。
最后,针对地板中部33.6Hz处加速度峰值,设计了客室地板动力吸振器,通过抑制对加速度峰值贡献量最大的局部模态,消除地板局部共振。结果表明,动力吸振器的安装位置距离模态振型最大点越近,制振效果越好;同时在振型最大位置施加四重动力吸振器时,地板中部33.6Hz频率的加速度峰值降低了39.65%,振动指标减小了8.30%,制振效果良好。
本文针对地板中部不同频率的振动峰值,提出了不同的控制方法,对于高速动车组地板振动控制具有一定的普适性。在实际工程运用中,可以在本文提出的方法基础上,结合实际振动的产生原因进行减振优化设计。