机械工程学报

作者：李凡松, 宋烨, 戴焕云, 曾京

单位：西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室 成都 610031

关键词：铁道车辆,模态匹配,隔振,设计准则,模态有效质量；

基金：国家自然科学基金(52102428，U2034210，52162045)、四川省自然科学基金(2022NSFSC1882)、中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(P2021J037)和轨道交通运载系统全国重点实验室自主课题(2023RVLT09)资助项目。

提出适用于铁道车辆结构模态匹配设计的具体准则，指导车辆设计过程中各组件间或结构自身动力学特征参数设计，以减少车辆异常振动问题的发生。随着对铁道车辆的运营速度、运行品质、轻量化等要求越来越高，基于传统行业标准的静态设计方法已无法满足设计需求，大量的车辆服役数据表明即使在满足现有标准的前提下，车辆部分结构仍存在异常振动或失效问题，且振动信号多表现为谐波振动，属于模态匹配设计异常范畴。因此基于动力学理论和不同领域模态匹配设计方法，研究并给出铁道车辆结构模态匹配设计准则，并利用两个典型实例进行验证。最终建议在进行结构模态匹配设计时，需要重点关注模态有效质量(Modal effective mass，MEM)占结构弹性模态MEM总和5%以上的模态；对于考虑动力学性能的模态匹配设计，激励主频与关注模态频率差值至少为模态频率的15%，建议在20%以上；对于仅考虑结构振动疲劳的模态匹配设计，建议此数值至少为10%。

来源：2024年第16期

《机械工程学报》期刊编辑部

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