基于模型校准的轨道车辆地板组合断面振动传递规律研究

李海涛¹，窦晓亮¹,郭勤涛²，陶言和²

(1. 中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266000）

(2. 南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016)

基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFE0201400）

作者简介：李海涛（1979—），男，教授级高级工程师，博士，主要研究方向轨道车辆动力学、模态分析、振动传递及控制，lihaitao@cqsf.com.

通讯作者：郭勤涛，男，副教授，guo_qintao@nuaa.edu.cn.

摘要：以轨道车辆地板组合断面为研究对象，为了获得精确的振动响应计算模型，采用基于模态特征的有限元修正方法，对结构较为复杂的复合材料客室地板进行了有限元模型修正，使用修正后的模型进行模态参数、频响函数的试验和仿真验证，结果表明，在50 Hz以内试验与仿真结果匹配性较好。基于修正后的地板组合断面有限元模型，研究了不同座椅安装方式对地板断面振动响应及传递规律的影响，研究结果与现车的振动规律一致，从理论上验证了现车座椅安装改善方案的合理性。

关键词：振动传递；轨道车辆；模态分析；模型修正

中图分类号：U270.1      文献标识码：A      文章编号：2095-509X(2021)05-0083-05

随着轨道车辆运行速度的不断提高，轮轨激励的主频呈线性增大趋势，振动的高频成分增多，容易引起主要结构部件弹性振动的加剧，从而影响车辆的运行品质。轮轨耦合振动通过转向架经中央悬挂系统传递到车体，通过地板减振器进一步向上传递到客室地板，因此研究振动传递过程中的振动幅值、主频以及振动能量的变化规律，对于整车振动品质的优化有重要意义^［1-2］。本文以轨道车辆地板组合断面为研究对象，基于试验测试数据以及有限元修正技术开展振动模态及传递规律研究。

1 模态试验研究

1.1 地板组合断面

轨道车辆地板组合断面包括复合材料客室地板、车体地板及地板橡胶减振器三部分，如图1所示。地板橡胶减振器通过紧固螺栓与车体地板滑槽紧固，客室地板铆接于地板橡胶减振器上表面，车体地板上、下表面均喷涂有约5 mm厚的阻尼浆。

1.2 试验方法试验分别测试了复合材料客室地板和地板组合断面结构的振动模态及传递关系。被试件采用刚度较小的弹性绳支撑，模拟自由状态，如图2（a）

所示。组合断面模态试验在车体地板和客室地板上、下对应位置各布置96处法向测点，使其能够准确描述地板结构的高阶模态振型，根据实际尺寸建立如图2（b）所示的测试模型。

试验采用多个激振器同向多点随机激励法，激励力为2～512 Hz范围内的猝发随机激励，数据分析采用20次猝发随机激励结果的平均值^［3］。