基于有限元和模态法的轮轨动力对比分析
基于SAMCEF平台的机床整机动态特性分析
基于SAMCEF平台的机床整机动态特性分析机床的动态性能决定了机床的加工能力。
为分析优化机床的动态特性，研发人员在SAMCEF平台下，建立了机床的动力学模型，对该模型进行模态分析，同时采用LMS设备对该机床进行模态测试。
对比发现有限元计算振型与实验基本一致，计算得到的固有频率与实验得到的频率误差在16%之内，验证了该模型的可靠性。
利用该有限元模型，把所有部件作为柔性体建立动力学模型，进行多体动力学分析，研究载荷作用下导向部件及结构部件的动态应力变化情况，分析结果为机床优化设计提供方向。
机床作为生产的重要工具和设备，也被称为工作母机，其动态性能与其加工性能紧密相关，并直接影响所加工零件的精度。
随着现代设计方法的广泛运用，对机床进行动态特性分析，用动态设计取代静态设计已成为机床设计发展的必然趋势。
在设计中，仅对机床部件进行动态分析无法全面反映机床的整体性能。
因此，要对机床性能进行准确的预测，必须对机床整机进行动力学分析。
伴随着计算机计算速度的飞速提升，有限元分析成为分析计算复杂结构的一种极为有效的数值计算方法，为机床整机的振动模态理论分析提供了有力的工具。
本文利用SAMCEF动力学仿真平台和模态实验相结合的方式，对机床进行有限元计算和模态实验分析，为新产品研发设计提供了参考。
一、模态分析的基本理论振动现象是机械结构经常需要面对的问题之一。
由于振动会造成结构的共振或疲劳，从而破坏结构，所以必须通过模态分析了解模型的各阶固有频率和振型，避免在实际工况中因共振因素造成结构的损坏。
模态分析可以用来确定模型或结构的振动特性，对复杂结构进行精确的模态分析，将为评价现有结构的动态特性，诊断及预报结构系统的故障，新产品动态性能的预估及优化设计提供科学的依据。
三、机床模态实验本次试验是与LMS公司中国区技术支持工程师共同合作完成，针对VMC0540d立式加工中心进行模态实验，确定该机床的结构动力学参数，如图4所示。
同时，此次试验采用了LMS提供的测试设备及相应的分析软件：LMS SC310前端、PCB 333B30单向加速度计、激振器及功率放大器（3台）以及LMS Test Lab 9B模态测试分析软件等。
基于有限元方法的不同长径比柔轮受力分析研究
所 示。即在相同条件下 ， 随着柔轮 的长径 比增大 ， 柔轮 的最 大 应力值迅速减 小。长径 比小于 ０９时 ， ． 柔轮 的最大应力对长径 比的改变非常敏感 ， 而长径 比大 于 ０９时 ， ． 长径 比的增大对 减 小柔轮最大应力效果不是 非常 明显 。故柔 轮的长径比 比较适 宜的范 围是 ０５ １１ 长径 比过 小 ， ． ．， 则最 大应力 过大 ； 长径 比 过大 ， 则使柔轮 的结构不够 紧凑 。
任何编 号。最后将柔轮分割为 ２２个体 。 １
１ 基于 Ｕ Ｘ ． ＧＮ ５０的三维 实体模 型
选用 三维实体 模型构造 功能强 大的 Ｕ Ｎ ５０建 立 三个 ＧＸ．
元 件 的 三 维 实 体 模 型 ，然 后 导 出 为 ｐｒ ｏ ｄ格 式 ，再 导 入 到 ａａ ｈ ｓ
Ａ Ｓ Ｓ中 。 ＮＹ
收 稿 日期 ：０ ９ １ —６ ２０ — ０ ０ 作者简介 ： 刘振峰（９ ４ ） 男 ， １７ 一 ， 山东成武人 ， 工程师 ， 硕士在读 ， 究方 向： 研 为车辆系统动力学与控制。
３ ０
《 装备制造技术）ｏｏ年第 １ ２ｌ 期
位移 自由度全部约束为 Ａ ＬＤ Ｆ：０ Ｌ Ｏ 。除接触 外 ， 加任何其 不
为 ｆ ｘｐｉｅ 和 ｗ ｖｇｎ ｒｌ ． ｔ ｌ ｓｌ ． ｔ ｅ ｎｘ ａｅｅｅ ｏ ｘ ａ ｒ＿
图 ３ 柔 轮 有 限 元 模 型
２ 有 限元模 型 的建立阎
柔 轮的材料一般 用优质合金结 构钢或合金弹簧钢 ，根 据
（ ） 义接触。 ４ 定 因为 自然 状 态 下 波 发 生模 拟 将 波 发 生 器安 装 到柔 轮 里 产 生 的 ．ｍ 为 ０
子结构传递矩阵法有限元素法和模态综合法应用于转子动力特性计算时的对比分析
备 注
理论值为: 26 071 100 925 214 438 349 946 483 797
序号
计算 模型
等截
1
面轴
三支点
2
双盘转
子
计算 频率 单元 方法 阶数 数 CPU
C PU 比值
有限元
素法
5
模态综
合法
5
传递矩
阵法
5
6 19. 0 s
2. 6∶1
6 7. 29 s
1∶6
6 43. 9 s
第 2 期 郭力: 子结构传递矩阵法、有限元素法和模态综合法用于转子动力计算的对比分析 13
物体的形状。 因此“计算精度高”成为这种方法 最突出的优点, 其次它避免了传递矩阵法中数 值不稳定现象, 并能对转子系统成功地进行瞬 态响应分析。但和传递矩阵法相比, 有限元素法 存在着机时大、内存大、编程复杂等缺点。
表 1 选取不同子结构数所得计算结果
序号
计算 模型
单元 子结
总数 构数
C PU
C PU 比值
理论值或试验 值 r·m in- 1
计算结果 r·m in- 1
相对 备 注
误差
1
1
等截面光轴
6
2
19. 0 7. 29
2. 6∶1
26 071 100 925 214 403 349 946
26 071 100 925 214 403 349 946
1, 选取不同子结构保留模态数所得计算结果列 于表 2。
3 采用传递矩阵法、有限元素法和模态 综合法所得计算结果对比
计算结果列于表 3。
4 计算结果分析
411 不同控制参数对模态综合法计算结果影
基于有限元与Adams的轮胎对整车动态性能的影响
第17卷第23期2017年8月 1671—1815(2017)23-0089-07科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 17 No. 23 Aug. 2017©2017 Sci. Tech. Engrg.交通运输基于有限元与Adams的轮胎对整车动态性能的影响洪振宇田炜韩叶辉(中国民航大学电子信息与自动化学院，天津3〇〇3〇〇)摘要考虑轮胎的材料、几何非线性及轮胎与地面的接触非线性，借助Aba q u s软件建立搬移拖车355/65R15型子午线轮胎 的三维有限元模型。
轮胎径向刚度仿真计算值与理论估算值结果对比分析验证了该模型的有效性。
对轮胎稳态滚动过程中轮胎侧偏、纵向滑移工况进行了仿真分析。
在轮胎稳态滚动有限元分析的基础上，运用规划求解的方法对轮胎的动力学Pace-jk a89模型进行参数辨识；并建立基于搬移拖车系列轮胎的不同Pacejk a89模型的搬移拖车动力学模型。
在相同条件下分析轮 胎对搬移拖车整车动态性能的影响，这些研究结果对搬移拖车轮胎的选用及整车动态性能分析提供了一定的参考价值。
关键词非线性有限元 Adams 滚动 动态性能中图法分类号U461.2; 文献标志码A轮胎是介于路面与车辆之间的典型结构部件，同时也是车辆上受力的支撑体和各种力的唯一传递 部件。
轮胎的力学性能相对于车辆所表现出的众多 紧要性质紧密相关，对轮胎的力学性能进行有限元 分析和基于轮胎的整车动态特性研究具有重要的实 际意义。
近年来，国内外已有许多学者运用有限元软件 对轮胎力学特性能分析进行了比较全面的研究，并 获得了一定的成就。
杨建等[1]以A baqu s软件为基 础，系统研究了轮胎高宽比对午线轮胎行驶中滚动 阻力的影响。
杨礼芳等[2]利用A baqus建立子午线 轮胎有限元模型进行了刚度仿真分析。
应卓凡 等[3]利用有限元软件仿真分析轮胎径向刚度是否 受轮胎花纹的影响。
机械结构的模态分析与有限元优化
机械结构的模态分析与有限元优化概述：机械结构的模态分析是一种重要的工程设计技术，通过分析和优化结构的动态特性，可以有效提高结构的运行安全性和性能稳定性。
在这篇文章中，我们将探讨机械结构的模态分析和有限元优化的意义、方法和应用。
一、模态分析的意义模态分析是指对机械结构在自由振动状态下的固有频率、模态形态和模态振型等进行分析的过程。
通过模态分析，可以得到结构的固有频率，从而了解结构在振动中的表现，为减少振动和噪声、避免共振、提高结构的稳定性和寿命等提供参考依据。
二、模态分析的方法1. 理论分析法：根据结构的几何形状、弹性模量、密度等参数，利用数学公式推导出结构的模态属性。
2. 实验测量法：通过悬挂结构或加振器对结构进行激励，再用传感器进行测量和记录振动信号，通过信号处理和分析得到结构的模态参数。
3. 数值计算法：利用计算机数值模拟方法，建立结构的有限元模型，对结构进行求解，得到结构的模态属性。
三、有限元优化的意义有限元优化是指通过改变结构的尺寸、材料、连接方式等设计参数，以达到优化结构的目的。
有限元优化可以在保持结构刚度和强度的前提下，减小结构的质量、体积和成本，提高结构的性能和可靠性。
四、有限元优化的方法1. 参数化建模：通过对结构进行几何参数化建模，将设计参数用变量代替，建立参数化模型，以便进行优化参数的调整。
2. 建立约束条件：根据设计要求和目标，建立合理的约束条件，如材料属性、受力范围、尺寸限制等。
3. 选择优化算法：根据问题的特点选择适当的优化算法，如遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。
4. 求解优化问题：利用已建立的参数化模型和定义的优化算法，通过迭代计算的方法，求解优化问题，并得出最佳设计结果。
五、模态分析与有限元优化的应用模态分析和有限元优化在机械结构设计中的应用非常广泛。
通过模态分析，可以评估和改善结构的动态特性，比如减少共振、降低振动、改善结构的稳定性等。
有限元优化在机械结构设计中的应用更是无处不在，通过优化结构的尺寸、形状和材料等设计参数，可以大幅度提高结构的性能和效率。
基于多体动力学和有限元的滚动轴承仿真分析
基于多体动力学和有限元的滚动轴承仿真分析冯锦阳【摘要】利用三维建模软件Solid Works建立6312轴承的分析模型,通过数据接口导入多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS中建立刚柔混合模型,对滚动轴承进行了多体动力学仿真,得到了滚动轴承的位移特性曲线.并借助FFT 变换得到了各部件的加速度频谱.研究结果对了解滚动轴承的实时状态具有一定的参考价值.%In this paper,3D model of 6312 bearing is built with Solid Works.Then the 3D model is filed into ADAMS and ANSYS through the data interface in order to build the rigid-flexible model,which is used to do the multi-body dynamic simulation of the rolling bearing and obtain its displacement curve.Meanwhile,the acceleration spectrum is got by FFT transformation.The result of the study is of certain reference value to the real-time state of the rolling bearing.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】3页(P106-108)【关键词】多体动力学;有限元;滚动轴承;动力学仿真【作者】冯锦阳【作者单位】北京化工大学机电工程学院,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TH133.33;TP391.9滚动轴承是旋转机械中的重要元件，具有承受载荷的作用和传递运动的功能。
基于有限元分析的高速列车轮轨耦合振动研究
基于有限元分析的高速列车轮轨耦合振动研究高速列车的开发已经成为现代交通工具的重要方向之一。
高速列车的设计需要考虑到许多因素，其中一个重要因素是轮轨耦合振动。
轮轨耦合振动是指轮和轨道之间的共振运动，它可能导致车辆损坏和运行不稳定。
因此，研究轮轨耦合振动并采取措施来控制和减少振动是高速列车设计中不可或缺的一部分。
有限元分析（FEA）是研究轮轨耦合振动的一种方法。
它可以模拟列车在轨道上的振动，并帮助分析列车运行过程中的各种现象。
有限元分析是一种解决物理问题的数值方法，它将结构分为许多离散的小单元，每个小单元的行为都可以用简单的数学方程表示。
然后，这些方程可以组装成整个结构的方程。
有限元分析可以用于求解振动、热和流体力学等问题。
在进行有限元分析之前，需要对列车模型进行建模。
建模过程包括将列车分解成小单元，并将各个单元的材质和几何属性输入模型。
轨道和地基模型也需要被建模。
之后，需要建立列车-轮对-轨道系统的模型。
这个系统包括轮对、车轮、轮轴、车体和轨道。
有限元分析可以模拟轮轨耦合振动，并预测结构的响应。
但是，这需要一个准确的模型，包括准确的边界条件和初始条件。
一些研究表明，一些轴类构件的外形几何、制造精度、轴箱承载间隙、轴承和油膜、弹性轮胎以及平低度等因素都会影响高速列车的轮轨耦合振动。
这些因素和列车的运行状态形成复杂的相互关系，需要进行综合分析，以精确定位和解决问题。
除了FEA方法，还有其他方法可以用于研究轮轨耦合振动。
例如，可以沿轨道线安装加速度计，以记录列车在不同位置上的振动情况。
这些加速度计数据可以用来验证有限元模型，并为列车设计提供价值信息。
此外，还可以通过模拟列车运行过程来研究轮轨耦合振动。
这种仿真可以提供有关列车加速度和应力的信息，并可以用来改进列车设计。
总之，轮轨耦合振动是高速列车设计中不可或缺的一部分。
有限元分析是研究轮轨耦合振动的一种方法。
通过建立准确的列车模型和运用合适的分析方法，我们可以预测列车在不同条件下的运行情况，并采取有效的措施来控制和减少振动。
高速列车轮轨系统非线性动力学模型数值计算
高速列车轮轨系统非线性动力学模型数值计算高速列车轮轨系统非线性动力学模型数值计算是现代运输领域一个重要的研究课题，也是一个复杂的问题。
本文试图从多个角度来探讨这一问题，包括高速列车轮轨系统的研究背景、相关技术的介绍、常用的数值方法和模型分析等方面。
一、研究背景高速列车的轮轨系统是指列车轮子与铁轨之间的接触面，它是列车的运动控制和路面状况诊断的重要部分。
轮轨系统的非线性动力学模型数值计算是指对这一系统进行精确建模，并利用计算机模拟这一系统的运动和响应过程。
在这一领域，有关的研究内容包括车轮和铁轨的动力学特性、轮轨接触力的计算和分析、轮轨系统的振动问题等。
二、相关技术介绍在高速列车轮轨系统的研究中，有几项技术是非常重要的，它们分别是:1. 车轮铁轨滚动接触力的计算和分析技术：轮轨接触力是指列车在高速运行时轮子与铁轨之间所产生的力，这种力对列车的稳定性和安全性有很大的影响。
要精准地计算这种力，需要细致地研究车轮和铁轨的接触面形状、材料参数、载荷等因素。
2. 应力分析和振动分析技术：在高速列车行驶中，车轮和铁轨都会受到很大的压力和振动力，这些力会导致它们产生应力和振动。
要准确地模拟这些过程，需要运用有关的应力分析和振动分析技术，包括有限元分析、模态分析和频域分析等。
3. 数值计算方法：对于高速列车轮轨系统的非线性动力学模型数值计算，需要使用一系列数值计算方法，包括微分方程数值解法、偏微分方程数值解法、常微分方程数值解法和求解线性代数方程组的方法等。
三、常用的数值方法在高速列车轮轨系统的非线性动力学模型数值计算中，有几种常用的数值方法：1. 基于有限元理论的模拟方法：这种方法利用有限元分析的技术，将轮轨系统的各个部分离散化，然后建立数学模型进行模拟。
这种方法具有高效、精确、适用面广等优点，被广泛应用于车轮铁轨的接触力分析和振动分析中。
2. 先进的逆向设计技术：逆向设计技术是指通过反推物体的形状、轮廓、材质和运动特性等信息，来重新设计物体的技术。
轨道车辆轮对模态试验仿真验证分析
Open Journal of Transportation Technologies 交通技术, 2020, 9(3), 150-158Published Online May 2020 in Hans. /journal/ojtthttps:///10.12677/ojtt.2020.93018Modal Testing and Simulation Verificationof Rail Vehicle WheelsetChanglong Zhao, Xiaoliang DouCRRC Qingdao Sifang Co., Ltd., Qingdao ShandongReceived: May 1st, 2020; accepted: May 14th, 2020; published: May 21st, 2020AbstractBased on PolyMAX modal identification algorithm and hammer excitation method, the modal pa-rameters of the wheelset of rail vehicles under different boundary conditions are tested, and the influence of track constraints on the typical modal frequencies of the wheelset is compared and analyzed. On this basis, the finite element simulation model of the wheelset is established; the modal frequencies and modal shapes of the wheelset under the free boundary is calculated and verified with the test results. The results show that the simulation results of the modal test of the wheelset are in good agreement. The modeling method and finite element model of the wheelset can be used for the rapid prediction of the vibration modal matching in the vehicle design and op-timization stage.KeywordsWheelset, Modal Testing, Modal Simulation, Boundary Condition, Finite Element Simulation轨道车辆轮对模态试验仿真验证分析赵长龙，窦晓亮中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛收稿日期：2020年5月1日；录用日期：2020年5月14日；发布日期：2020年5月21日摘要本文基于PolyMAX模态识别算法，采用力锤激励法，测试了不同边界条件下轨道车辆轮对的模态参数，对比分析轨道约束对轮对典型模态频率的影响规律。
基于有限元法的行星轮系的动力学模态分析
收 稿 日期 ；２００９一Ｏ６一 Ｏ４ 作者 简 介 ：王 琚 （１９７９一 ），女 ，江 苏 泗 阳人 ，讲 师 ，主 要 从 事 车 间优 化 调 度 和 机 器 人 规 划 方 面 的 研 究 。
第 ２期
王 瑁 ：基 于有 限 元 法 的 行 星 轮 系 的动 力 学 模 态 分 析
力 学模 态分 析 ，得到 轮 系的 固有频 率 和振 型［３］。再研 究 其 存在 间 隙 的情 况下 的时 变 的非 线 性振 动 机 理 和动 态 特 性 ，以及 载 荷 分配 的动态 均 匀性 ，对 于进 一 步提 高 轮 系 的功 重 比、延 长工 作 寿命 、降低 振 动 和噪 声 以及 保证 其 工作 可靠 性 方 面都 具 有重 要 理 论 意义 和 工 程应 用 价 值 。
中 图 分 类 号 ：ＴＨ１３２．４２５
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章编 号 ：ｌ６７２— ７５５Ｘ（２０１０）０２－ ００ｌ４一Ｏ５
Ｄｙｎａｍ ｉｃ Ｍ ｏｄａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｌａｎｅｔａｒｙ Ｇｅａｒｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ
Ｗ ＡＮＧ Ｊｕｎ （Ｊｉｎｌｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１ １６９，Ｃｈｉｎａ）
模 态分 析 一般 是确 定设 计 中的 结构 或机 器 部 件的 振动 特性 ，通 过模 态 分 析可 以确 定 结构 部 件 的频 率 响应 和模 态［ｚ－。一 般对 于动 力加 载条 件下 的结 构设 计而 言 ，频率 响应 和模 态是 非 常重要 的参 数 ，即使 在谱 分析 或者 谐 响应分 析 以及 瞬态分 析 中也是 必须 的。 当然 在有 限元模 型 的模 态分 析求 解之 前还需 要对 模型 进行 载 荷设置 、自由度 约束 以及 模型 齿轮 问耦 合关 系 的设 定 。
结构动力学中基于有限元方法的动力响应分析
结构动力学中基于有限元方法的动力响应分析结构动力学是研究结构在外部载荷作用下的振动特性和动态响应的学科。
大型工程结构系统的复杂性和非线性特性给结构动力学分析提出了挑战，而有限元方法则成为求解这种非线性响应的一种重要手段。
在本文中，我们将探讨结构动力学中基于有限元方法的动力响应分析。
1. 有限元方法有限元法是一种现代数值计算方法。
它是把连续物体分割成多个单元，通过单元间的相互作用关系求解结构的内部应力、变形和各种响应的数值方法。
有限元法的基本思想是把复杂的整体结构分解成有限数量的小单元，并对每个小单元进行数学模型分析。
通过求解这些模型，可以推导出整个结构的力学特性和响应情况。
2. 结构动力学中的有限元方法在结构动力学中，有限元方法也是一种重要的分析方法。
一般来说，结构动力学的有限元模型应包括结构的物理性质、载荷和边界条件等。
在构建有限元模型之前，需要对结构几何形状进行测量和描述，然后将结构分割成有限数量的单元，每个单元都有一组节点和自由度，节点之间的相互作用关系是通过构建单元刚度矩阵来实现的。
在建立了完整的有限元模型后，可以采用不同的求解算法，如静力求解和动力求解进行解析求解。
3. 动力响应分析在有限元法中，一般需要对结构进行动力响应分析。
动力响应分析的主要目标是确定在特定载荷下结构的动态响应情况。
动态响应包括结构的位移、速度、加速度、应力和应变等。
这些响应都对结构的安全性、稳定性和寿命等方面产生影响，因此需要进行充分的动态响应分析。
在动力响应分析中，一般采用有限元模型接触外部载荷模拟结构振动情况。
通过分析结构的固有振动模态和相应的频率响应，可以计算出特定载荷下结构的动态响应。
在实际分析中，通常需要考虑多种载荷并结合计算机模拟技术实现更为准确的动态响应分析。
4. 结论本文简要介绍了结构动力学中基于有限元方法的动力响应分析。
有限元法是一种现代数值计算方法，它可以将结构分割成多个小单元，进行数值模拟，计算结构内部应力、变形和各种响应。
变速器齿轮轴有限元及动力仿真分析
∀ 工艺与装备 ∀
变速器齿轮轴有限元及动力仿真分析
胡祝田, 宋守许, 刘志峰
( 合肥工业大学 机械与汽车工程学院, 合肥 230009)
*
摘要: 联合仿真法预估疲劳寿命包括获取载荷历程 、 应力应变场和材料参量三个方面内容 。文章在此基 础上依据企业提供的二维图纸, 在三维造型软件 P ro /Eng ineer中建立某型号变速器的第一齿轮轴实体模 型 。根据有限元基本理论, 建立该轴的有限元模型 。最后在有限元分析系统 M SC. N astran中进行该轴的 应力分析, 得出应力应变。 采用 P ro /E 和 ADAM S /V iew 的专用接口模块 M echan ism /P ro 实现两者之间的 数据转换, 最后仿真得出齿轮轴与从动齿轮的载荷曲线 , 其与理论计算值十分接近 。有限元分析及动力 仿真结果对进行齿轮轴的疲劳寿命预估提供了必须的数据, 为进一步来预测服役齿轮轴的剩余寿命有 着重要的作用。 关键词 : 齿轮轴; 有限元分析 ; 仿真; 疲劳分析 中图分类号 : TH 16 文献标识码: A
n∃ =
( 6)
2010年第 8 期 式中: n! n∃ !- 1 ∃- 1 K !, K ∃ ∀ !a ∃a % ∃ !m , ∃ m 弯矩时的安全系数 ; 扭矩时的安全系数 ; 剪切疲劳极限; 弯曲疲劳极限; 有效应力集中系数 ; 尺寸系数 ; 表面系数 ; 弯曲应力; 扭转应力 ; 扭应力不对称循环系数 ; 应力幅。
结束语通过有限元分析及虚拟仿真与理论计算结果相比较可以看出该变速器齿轮轴的刚度和强度在设计时满足要求且有一定的裕度能保证工作中的正常使最为重要的是文中有限元分析结果及动力学仿真对进行产品的疲劳寿命分析提供了必须的数据于名义应力法预估第一齿轮轴工作寿命有着重要作用
履带伸缩臂起重机有限元模态对比分析
履带伸缩臂起重机有限元模态对比分析摘要：针对履带式伸缩臂起重机，建立了整机三维模型，提出了模型简化方案。
利用ABAQUS软件对起重机在额定工况下有吊载和无吊载的整机模型进行了模态分析，得出了10阶共振频率和振型。
对两个模型的模态进行对比分析，得出了起重机起吊后的模态变化，为避免共振现象的发生提供了理论依据。
关键词：履带式伸缩臂起重机、模态分析、有限元法、整机0.引言履带式伸缩臂起重机不仅拥有履带式底盘附着力大、转换方便、带载行走的特点，还结合了伸缩臂架自由调节长度的优点，在当今施工领域具有广泛的应用市场。
为提高公司自主研发的ZTCC550履带式伸缩臂起重机的产品质量，提高产品的安全性能，本文应用ABAQUS软件对起重机进行了计算模态分析，对比了有吊载和无吊载情况下起重机整机模态，为起重机在极限工况下避免共振提供了帮助。
1. 有限元模型建立和简化本文的研究对象为为我公司所设计的ZTCC550履带式伸缩臂起重机的整机模型，基本结构如图1所示[1]。
图1 ZTCC550起重机结构简图起重机的最大额定载荷为55t，整车整备重量为63t；伸缩臂由5节臂组成，为U型截面，全伸臂长40.3m；采用履带式底盘，履带架可自由展开，搭载自卸式配重，可360回转。
本文主要分析最大起重量工况下的起重机模态：主臂全缩，吊臂仰角为74°，起吊载重为55吨。
为了得到更加准确的模态分析结果，对模型进行简化是一个重要环节[2]。
本文针对履带起重机的结构特点对其进行了模型简化：①钢丝绳和吊钩省略，主臂上不受力的辅助件省略，3、4、5节臂受力等效作用在各滑轮上；②两组卷扬卷筒在安装位置（大致的几何中心，可选择卷筒轴线的中点）施加刚性拉力（适当考虑钢丝绳质量）；③所有原动／驱动部件总成均简化成集中质量，如发动机、油泵等。
④各液压缸简化成一维刚性单元或高刚度单向弹簧单元（据长度、等效截面积、推力确定刚度），两端由铰接或安装位置而定，等效质量在一维单元两端分布施加；⑤驾驶室、上下车配重装置简化成集中质量等效作用在铰接点处；⑥控制系统、液压小元件及管路省略，小型小质量标准件省略；⑦各焊接部位需要对焊缝进行处理，填平各坡口，保证焊接部位的连续性。
高速列车列车车体动力学分析与优化设计
高速列车列车车体动力学分析与优化设计高速列车车体动力学分析与优化设计近年来, 高速列车作为现代交通运输的重要组成部分，得到了广泛的关注和发展。
高速列车设计中的动力学分析和优化成为保证列车运行平稳高效的关键。
本文将从车体动力学的角度出发，探讨高速列车车体动力学的分析与优化设计。
一、高速列车车体动力学分析1. 激振源分析高速列车在运行过程中，需要面对多种激振源，如轨道不平整度、转向架不平衡和风压等。
激振源的分析是车体动力学分析的基础，需要通过实测和仿真等手段获取激振源的特性参数。
2. 车体振动模态分析通过模态分析可以确定车体振动的固有频率和模态形态，从而为后续的振动控制和优化设计提供依据。
模态分析可以借助有限元方法进行，通过建立车体有限元模型，计算其固有频率和模态振型。
3. 车体振动特性分析车体的振动特性对列车的运行稳定性和乘坐舒适性具有重要影响。
振动特性分析包括车体振动幅值、振动频率响应以及车体动态刚度等。
可以通过实验测量和数值仿真等方法进行，以评估振动特性是否满足设计要求。
二、高速列车车体动力学优化设计1. 车体轻量化设计为了提高列车的功率性能和能效，需要进行车体的轻量化设计。
轻量化设计可以通过选材优化、结构优化和减少不必要的零部件等方式来实现。
轻量化设计不仅可以降低列车的能耗，还可以减小车体的振动响应。
2. 悬挂系统设计悬挂系统是保证高速列车平稳运行的重要组成部分，其设计需要考虑对车体振动的抑制和减轻轮轨冲击。
采用合适的悬挂系统可以有效减小列车振动，提升行驶舒适性。
3. 振动控制设计高速列车的振动控制设计旨在减小列车在运行过程中的振动响应，提高运行稳定性和乘坐舒适性。
振动控制设计可以通过主动控制和被动控制两种方式来实现，如采用主动悬挂系统和阻尼器来控制车体振动。
三、高速列车车体动力学优化设计案例分析以某高速列车为例，进行车体动力学的优化设计。
首先，通过实测和仿真分析获得列车的激振源特性参数。
然后，建立列车有限元模型，进行车体振动模态分析，确定其固有频率和模态振型。
钢轨动力吸振器减振降噪特性分析
V ol 41No.2Apr.2021噪声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第41卷第2期2021年4月文章编号：1006-1355(2021)02-0219-06钢轨动力吸振器减振降噪特性分析许洋1，赵新利1，徐涆文2，肖新标2，韩健3（1.中车唐山机车车辆有限公司技术研究中心，河北唐山064000;2.西南交通大学牵引动力国家重点实验室，成都610031；3.西南交通大学机械工程学院，成都610031）摘要：采用钢轨动力吸振器是降低轮轨振动噪声的有效措施之一，基于有限元和边界元法建立钢轨动力吸振器振动噪声计算模型，分析单自由度钢轨动力吸振器系统和多重钢轨动力吸振器系统的减振降噪性能差异，调查在不同车轮钢轨表面粗糙度、不同列车运行速度工况下钢轨动力吸振器结构降噪特性。
计算结果表明：多重钢轨动力吸振器结构较单自由度钢轨动力吸振器结构有更为优良的减振和降噪性能。
随着列车运行速度增加，轮轨总辐射噪声增加，同时钢轨动力吸振器结构的降噪效果也有一定提升，而对于不同轮轨表面粗糙度，钢轨动力吸振器降噪量效果不会有较大的波动。
关键词：振动与波；钢轨动力吸振器；轮轨振动噪声；减振降噪；轮轨表面粗糙度；有限元分析中图分类号：U270.1+6文献标志码：ADOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2021.02.037Analysis of Vibration and Noise Reduction Characteristics ofRail Vibration AbsorbersXU Yang 1,ZHAO Xinli 1,XU Hanwen 2,XIAO Xinbiao 2,HAN Jian 3（1.Technology Research Center,CRRC Tangshan Co.,Ltd.,Tangshan 064000,Hebei,China;2.State Key Laboratory of Traction Power,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China;3.School of Mechanical Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China ）Abstract :Using rail vibration absorbers is one of the effective measures to reduce the wheel/rail noise and vibration.In this paper,the rail vibration absorber model is established based on finite element and boundary element methods to predict the wheel/rail noise and vibration.The difference of vibration and noise reduction performance between single-DOF rail vibration absorbers and multi-rail vibration absorbers is analyzed and the noise reduction characteristics of rail vibration absorbers under different wheel and rail surface roughness and train speeds are investigated.The results show that the multi-rail vibration absorber has better vibration and noise reduction effects than the single-DOF rail vibration absorber.With the increase of train speed,the total radiation noise of wheel and rail increases,and the noise reduction effect of the rail vibration absorbers also increases.While for different surface roughness of wheel and rail,the noise reduction effects of the rail vibration are essentially the same.Key words :vibration and wave;rail vibration absorber;wheel/rail noise and vibration;vibration and noise reduction method;wheel and rail roughness;finite element analysis收稿日期：2020-06-01基金项目：国家重点研发计划资助项目(2016YFB1200503-02)；中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划资助项目（N2019G037）；国家重点研发计划战略性国际科技创新合作重点专项资助项目(2016YFE0205200)作者简介：许洋（1981-），男，河北省唐山市人，本科，主要研究方向为城市轨道交通减振降噪、项目管理。
基于有限元的有轨电车弹性车轮模态分析
基于.限无D./电车禪（车給樓态5析颖1 '2民3（1 •上海市轨道交通设备发展有限公司#200245，上海；2.上海有轨电车工程技术研究中心#200125，上海;3 •同济大学铁道与城市轨道交通研究院#201804，上海〃第一作者,高级工程师）摘 要 有轨电车通常采用结构中间嵌有橡胶块的弹性车轮，其在降低车内外噪声及减小车 件的振动与噪声等方面 有 的效果。
在弹性车轮建模方法及对橡胶材模型研究的基 ，建立了相同直径的有轨电车弹性 车轮 性车轮有限元模型，并采用适用于对称特征值问题的Block Lanczos 方法对这两种车轮进行模态分析。
结果表明，在相同模态振 ，弹性车轮的模 率较刚性车轮的模 率低。
弹性车轮具有较好的减振降噪振能力。
关键词 有轨电车；弹性车轮；橡胶块；模态分析中图分类号U482.1.03DOI ：10. 16037/j. 1007 -869x. 2020. S1.025Modal Analysio of Tramcar Elastic WheeiBased on Fiyity Element MethodLYU Yuanying # ZHANG JiminAbstract Tramcar usually adopts elastic wheels with rubberblocks embedded in the middle of the structure # in order to a-chievebe t e:application e f ectin educing thenoiseinsideandoutsida the vehicle # as wel l as the viprakon of the vehiclestructure. In this paper # based on researches of the elastic wheal modeling method and the rubber maWkai constitutivemodal # a finite element modal of elastic wheal and rigid wheal with the sama diameter is established. Block Lanczos method@uitabeeforearge-@caee@ymmetriceigenvaeueprobeem iu@ed toconduct moda eana ey@i of the two ******************@uet shows that at the same modal shape # the modal frequency of e-asticwhee7issignificanty 7owerthan thatofrigid whee7# therefore # theeasticwhee7hasabe t ervibration and noisere duction e f ect # and thebe t erhigh-frequency vibration iso ationabiity.Keywordstramcar ； easticwhee7； rubberb7ock ； moda7analysisFirst-suthor> s addrssShanghai Rail TranspoiationEquipmentCo. # Ltd. # 200245 # Shanghai # China弹性车轮是一种分体式车轮，目前主要应用于在城市地面上行驶的有轨电车车辆。
基于有限元分析的高频轮轨力研究
基于有限元分析的高频轮轨力研究测力轮对是目前最有效的轮轨力测量方法。
根据国标要求，测力轮对最高测量频率为90Hz。
由于在实际运行中，如果车轮受到与共振频率相同频率的激励时，很可能会产生模态共振，对轮轨力的测量产生很大的影响。
文章采用频率为1-3000Hz的扫频激励对车轮进行谐响应分析。
设计补偿滤波器，对固有频率处产生的共振峰值进行补偿。
标签：高频轮轨力；模态；谐响应分析；滤波器轮轨之间的作用力（简称轮轨力）是评判铁道车辆运行安全性和稳定性的重要参数。
测力轮对作为目前测量轮轨力最直接最准确的方法。
它的测量原理主要是以轮对作为轮轨力的检测传感器，通过测量车轮辐板有限点处的应变实现轮轨接触力的连续检测。
能否精确地获取轮轨间的作用力直接影响着蠕滑、波磨及脱轨等的计算。
在实际的列车运行中，车轮所受的轮对力是一段从低频到高频的广谱。
根据模态振动理论，当车轮在某些特定的频率处激励时，会引发模态共振。
根据UIC518标准，测力轮对最高测量频率是90Hz，而根据文章仿真结果，轮对的一阶共振频率为159Hz，如果轨道激励中包含一阶或更高阶共振频率，则不可避免的将共振信号叠加到腹板应变上，造成很大的测量误差[1]。
对高频轮轨力的研究，首先对车轮有限元模型进行模态分析，然后对模型进行谐响应分析，求解出车轮应变响应。
在应变响应中，各阶固有频率处会产生共振峰值，设计FIR数字滤波器，对频响曲线进行补偿滤波。
1 ANSYS有限元模型的建立及分析在ansys中建立车轮三维模型，设置材料参数：杨氏模量E=2.1E11Pa，泊松比为0.3。
单元类型的选择主要考虑结构的受力特性，选择的原则是对所选的单元可以使计算精度高、收敛速度快、计算量小模型网格划分采用的单元是六面体八节点实体单元Solid185，因为本论文分析的重点是轮辐处的应变，所以这一部分的单元划分密集一些，为了减少单元数，提高计算速度，对于其它部分的网格划分相对疏一些。
在车轮内径施加全约束，防止车轮做平动和转动。
高速列车轮轨耦合动力学分析与仿真
高速列车轮轨耦合动力学分析与仿真近年来，高速铁路交通在全球范围内迅猛发展。
与传统铁路相比，高速列车具有更高的运行速度和更大的载荷能力。
然而，高速列车在高速运行时会面临一系列的挑战，其中之一就是轮轨耦合问题。
轮轨耦合是指轮子与轨道之间的相互作用，它直接影响到列车运行的安全性、舒适性和经济性。
因此，为了保障高速列车的正常运行，对轮轨耦合动力学进行深入分析与仿真是至关重要的。
首先，为了准确分析轮轨耦合动力学，需要了解轮轨之间的力学性质。
轮轨之间的力学性质包括摩擦、滚动阻力、弯曲刚度等，这些性质受到轮胎和轨道材料的影响。
因此，在分析轮轨耦合动力学时，需要对轮胎和轨道材料进行力学参数测试和建模研究。
其次，为了实现轮轨耦合动力学的仿真和分析，可以采用多种方法和工具。
一种常用的方法是通过有限元分析来模拟轮轨耦合现象。
有限元分析可以将轮轨系统抽象为多个小区域，每个小区域的物理性质和运动状态都可以通过数学方程和模拟计算来描述。
另一种方法是使用多体动力学仿真软件，如ADAMS、SIMPACK等，通过建立轮轨系统的运动学和动力学模型，对列车的运行过程进行仿真和分析。
在进行轮轨耦合动力学分析与仿真时，需要考虑到多个因素，如列车的运行速度、轮轨的几何尺寸、轮轨参数的变化以及轨道的几何偏差等。
这些因素对于轮轨耦合动力学的影响很大，因此需要进行全面而准确的分析。
通过轮轨耦合动力学分析与仿真，可以获得轮轨系统的运动响应曲线、应力分布、摩损情况等重要信息。
这些信息对于优化列车设计、改善轨道维护和提高运行效率都具有重要意义。
此外，轮轨耦合动力学分析与仿真也为轮轨系统的故障诊断和健康监测提供了有效手段。
通过对轮轨系统的动力学特征进行监测和分析，可以及时发现可能存在的问题并采取相应的措施进行修复，从而提高列车的安全性和可靠性。
综上所述，高速列车轮轨耦合动力学分析与仿真是保障高速列车安全运行的重要环节。
通过深入分析轮轨之间的力学性质、采用适当的分析方法和工具、考虑多个因素的影响，可以获得轮轨系统的运动响应、应力分布等关键信息，为优化列车设计、改善轨道维护和提高运行效率提供科学依据。
铁路车轮结构动力学分析与仿真
铁路车轮结构动力学分析与仿真作者：黄婧来源：《科技资讯》 2014年第10期黄婧(华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心江西南昌 330013)摘要:本文采用国内铁道客车用外径为915D的S型辐板车轮为研究对象,利用Ansys有限元软件建立车轮三维有限元模型,分析车轮的固有特性(模态),得到车路在固有频率下的振型,并总结出了标准车轮的振动特性及其规律。
进行了车轮谐响应分析,并得到加速度和位移导纳幅值。
研究结果表明:车轮的模态分析中,频率在0～300 Hz范围内车轮几乎没有变形;在300～1000Hz范围内,车轮主要表现为踏面的轴向振动;在1000 Hz以上时除了踏面的扭摆振动,开始出现辐板的轴向和径向振动,在高频段内辐板和踏面是车轮的主要振动部位。
并且由于车轮模型的对称性,使得车轮各阶模态振型左右对称。
车轮的谐响应分析中,在8～1000 Hz的低频段,车轮辐板以面外振动为主,对应的轴向位移导纳比径向位移导纳大。
在1000～4000 Hz的高频段范围,以面内振动为主,对应的径向位移导纳更大。
车轮在8～4000的计算频域内的共振频率较多。
在每个共振频率后,都对应出现一个响应很低的反共振频率。
关键词:车轮模态分析谐响应分析结构动力学中图分类号:U238 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)04(a)-0061-031 车轮有限元模型的建立本文车轮采用国内铁道客车用外径为915D的S型辐板车轮,踏面、轮缘、轮辋、辐板和轮毂是其主要组成部分,车轮外径长 0.915 m,内径长0.785 m,辐板最厚部分为 0.025 m。
建立车轮三维有限元模型,单元类型采用平面辅助Mesh200单元,车轮离散采用Solid45八节点单元,对断面进行自由网格划分,然后对网格体扫描后旋转3600得到车轮模型图1所示。
将标准客车车轮离散成为19728个单元,24480个节点的有限元模型,满足计算精度的要求。
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ＭＩ Ｙａ ｎｇ， ＬＩ Ｕ Ｙｏ ｎ ｇ — ｘ ｉ ａ ｏ
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计算速度快 ， 有限元法 比模态法精确 。 关键词 ： 耦 合动力学 ； 有 限元 ； 模态 ； 随机不平顺
中 图分 类 号 ： Ｕ２ １ １ ． ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ — ５ ６ ９ ６ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ — ０ ０ ９ ９ — ０ ４
ａ ｎ ｄ ｍｏ ｄ ａ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． Ｔｏ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｔ ＷＯ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ． Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ — Ｔｒ ａ ｃ ｋ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ
ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ，ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｄ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｒ ｅ ｇ ａ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ 法 的 轮 轨 动 力 对 比分 析
米 。 洋， 刘 永 孝
（ 兰 州 交 通 大 学 土木 工 程 学 院 。 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ７ ０ ）
摘
要： 目前 ， 分 析车辆一 轨道耦合动力学 的主要 方法有有限元法和模态法 ， 为深入对这两种方法进行 比较 ， 分别利用
Ｔｈ ｅ Ｃｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｖｅ ｈｉ ｃ ｌ ｅ ‘ Ｔｒ ａ ｃ ｋ Ｄｙ ｎａ ｍｉ ｃ ｓ ｏ ｎ Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎｔ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ Ｍｏ ｄａ ｌ
第 １ ７卷第 ５期 ２ ０ １ ５年 １ ０月
交
通
科
技
与
经
济
ｖＯ １ ． １ ７ ， ＮＯ ． ５
Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ８ Ｌ Ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｙ ｉ ｎ Ａｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
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有 限元法 和模态 法建立车辆一 轨道垂 向耦合 动力学计 算模型 。同时将 轨道 高低不平 顺视为平稳 各态 随机特征 ， 考虑
美 国轨 道 ６级谱 ， 仿真计算 系统垂 向耦 合振 动 。在 时域 范 围内对二 者仿 真结果进 行 比较 。通过对 所获结 果的观察 分析得 出有 限元 法和模态法这两种方法在仿 真计 算车辆一 轨道垂 向动态耦 合响应上 具有 同等 的计算效 果 ， 但 模态法
ｄ ｏ ｍａ ｉ ｎ ． Ｂｙ ｏ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｏ ｓ ｅ ｔ ＷＯ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｎ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ — Ｔｒ ａ ｃ ｋ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ．Ｂｕ ｔ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ， ｍｏ ｄ ａ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ。ＦＥＭ ｍｏ ｒ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ａ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ．
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