多目標比例車體振動特性綜合試驗臺制造技術

本實用新型專利技術公開了一種多目標比例車體振動特性綜合試驗臺，包括計算機、數據采集器、功率放大器、信號發生器、傳感器、長方形實驗臺底架和鋁合金比例車體，所述長方形實驗臺底架上鋪設用于隔振的大理石隔振板，大理石隔振板上安裝有激振器安裝座和懸掛鋁合金比例車體的端部吊架，該端部吊架上設置有調節比例車體高度的螺桿，鋁合金比例車體的兩端經彈簧懸掛在螺桿上。本實用新型專利技術結構規模小，極大地降低結構模態試驗的成本，不僅可以實現不同軌道車輛的比例車體結構的動強度和動剛度的等效性研究，而且通過模態參數識別技術和獲得的激勵和響應的載荷時間歷程，得到結構系統的物理參數模型，實現結構參數的識別。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

多目標比例車體振動特性綜合試驗臺
本技術涉及一種高速列車車體結構動態特性測試裝置，具體地說涉及一種多目標比例車體振動特性綜合試驗臺。
技術介紹
隨著高速鐵路運輸的迅猛發展，車體結構輕量化設計要求非常高，已經成為高速列車發展所面臨的關鍵科學問題之一。但是結構輕量化必然會導致結構強度和剛度下降， 如何進行結構輕量化設計的同時，保證結構的安全性和耐久性是非常重要的。輕量化車體結構設計過程中，不僅需要考慮不同的結構材料特性，而且還需考慮結構截面形式、尺寸變化所導致的結構剛度、阻尼特性的變化規律以及利用載荷識別、損傷識別、靈敏度分析等技術研究車體結構的動態特性。然而，I: I車體的振動試驗費用非常昂貴，并且對不同截面尺寸以及不同重量、不同材質和不同結構強度和剛度設計的參數敏感度難以全面清晰地進行研究。因此，國外高速列車車體的研制過程中，都十分重視如何利用比例車體進行結構振動特性研究。目前，國外比例車體振動試驗臺多集中在地鐵車輛上，結構設計簡單，試驗方式單調，且不能全面有效地研究結構輕量化和尺寸優化所帶來的結構強度和剛度的等效性問題，比例也基本固定在1:10。國內尚沒有看到比例車體振動特性測試臺的相關文獻。
技術實現思路
針對上述現有國外比例車體結構振動測試技術，本技術目的在于提供一種新型高效的高速列車比例車體振動試驗臺，對比例車體結構的等效性、動態特性、幾何結構振動傳遞行為及規律性進行系統研究，為高速列車車輛的研制開發提供實驗依據。為了解決上述技術問題，本技術采用如下技術方案多目標比例車體振動特性綜合試驗臺，其特征在于，包括計算機、數據采集器、功率放大器、信號發生器、傳感器、長方形實驗臺底架和鋁合金比例車體，所述長方形實驗臺底架上鋪設用于隔振的大理石隔振板，大理石隔振板上安裝有激振器安裝座和懸掛鋁合金比例車體的端部吊架，該端部吊架上設置有調節鋁合金比例車體高度的螺桿；鋁合金比例車體的兩端經彈簧懸掛在螺桿上；所述鋁合金比例車體兩側安裝有傳感器和用于傳遞信號的信號線。還包括支撐鋁合金比例車體的中間吊架。所述激振器安裝座有2-6個，每一個激振器安裝座上安裝有一個激振器。所述鋁合金比例車體經帶有隔振板的可移動的中間吊架實現底部支撐、頂部吊掛安裝不同的懸掛方式試驗。與現有技術相比，本技術的有益效果表現在一、可以克服線路實驗中比例車體昂貴的試驗成本，可以實現不同軌道車輛的比例車體結構強度和剛度等效性研究，實現車體結構截面尺寸的參數優化分析；二、比例試驗臺可以對1:6、1:8、1:10等車體進行結構振動性、強度和剛度等效性、結構載荷識別技術、參數靈敏度等進行詳細研究；三、比例車體采用鋁合金，重量在4CT50KG，長寬高尺寸約在4X I. 2 X 2米左右，試驗臺架結構規模小，可以極大地降低結構模態試驗和參數識別的成本。附圖說明圖I是本技術的總體示意圖；圖2是比例車體結構示意圖；附圖標記1為鋁合金比例車體、2為端部吊架、3為中間吊架、4為彈簧；5為激振器、6為力元傳感器、7為應力應變片、8為實驗臺底架、9為大理石隔振板、10為木托架。具體實施方式下面將結合附圖及具體實施方式對本技術作進一步的描述。多目標比例車體振動特性綜合試驗臺，包括鋁合金比例車體、計算機、數據采集器和實驗臺底架；實驗臺底架上安裝有激振器安裝座和激振器以及便于調整鋁合金比例車體高度的端部吊架2和可縱向移動的中間吊架3 ;所述鋁合金比例車體通過實驗臺底架兩端的端部吊架2實現彈簧懸掛或通過可移動的中間吊架3實現底部支撐、頂部吊掛安裝；該鋁合金比例車體還設置有采集激勵和響應信號的傳感器，所述傳感器包括位移、力元和加速度傳感器等，采集到的是時間歷程信號，傳至計算機分析處理最終得到車體的模態頻率、振型和阻尼。所述實驗臺底架表面設有大理石隔振板9進行隔振，實驗臺底架整體放置在木托架上。本技術的工作原理及過程激振器打開后，為鋁合金比例車體提供激振力，鋁合金比例車體在激振力的作用下開始振動。鋁合金比例車體上安裝的傳感器采集到鋁合金比例車體振動參數和激振源參數都經數據采集器采集后傳至計算機分析處理，得到鋁合金比例車體的振動特征。實施例I結合圖I所示，鋁合金比例車體I經彈簧懸掛在實驗臺底架8的端部吊架2上。端部吊架包括螺桿、長懸臂、彈簧座孔，端部吊架中的螺桿，用于調整鋁合金比例車體的高度， 并將鋁合金比例車體固定在需要的位置上。該螺桿的高度可自由調整，螺桿上焊接一長懸臂，避免試驗時，鋁合金比例車體觸碰到端部吊架。該長懸臂中部焊接彈簧座孔，彈簧一端固定在彈簧座孔上，另一端固定鋁合金比例車體的一側，最終鋁合金比例車體經彈簧懸掛在實驗臺底架上的端部吊架上。實施例2結合圖2所示，鋁合金比例車體經可移動的中間吊架3安裝在實驗臺底架上，具體作用在于可以對鋁合金比例車體實現兩種吊掛的支撐方式，實現鋁合金比例車體結構扭轉模態的試驗和分析，且可以通過中間吊架的移動來調節支撐點的位置。示意圖中的鋁合金比例車體是通過圖I中的彈簧的吊掛來實現裝配。通過試驗臺中間吊架實現不同的支撐和吊掛方式。鋁合金比例車體兩側安裝有各種力元傳感器6 (含位移、加速度等)、應力應變片7和用于傳遞信號的信號線。可以實現不同軌道車輛的鋁合金比例車體結構的動強度和動剛度的等效性研究，而且通過模態參數識別技術，可以通過獲得的激勵和響應的載荷時間歷程，運用現代數字信號處理技術，獲得結構頻響函數，得到結構系統的物理參數模型(含結構固有頻率、振型以及阻尼比等)，對結構物理參數進行載荷識別和靈敏度分析，實現結構參數的識別和優化。試驗中所采用的鋁合金比例車體，重量在40飛0狀，長寬高尺寸約在4\1. 2X2米左右，試驗臺架結構規模小，可以極大地降低結構模態試驗的成本。本技術提供的多目標比例車體振動特性綜合試驗臺的操作順序如下①通過螺桿將鋁合金比例車體固定在需要的位置；②在車下方的臺架上放置好激振器；③在鋁合金比例車體兩側安裝固定好傳感器，接好信號線；④打開計算機；⑤打開激振器，為鋁合金比例車體提供激振力；⑥用計算機采集激振信號，分析車體的動態特性。利用鋁合金比例車體振動試驗，通過結構模態試驗，研究結構模態頻率、振型和通過本技術可以實現多項研究目標。不僅可以根據線性和非線性振動理論，研究車輛激勵、系統和響應三者之間的關系，而且還可以通過振動試驗的實測數據，運用數字信號技術，研究振動系統的非參數模型，然后利用參數識別技術，求得系統的頻響函數，進一步研究載荷識別、靈敏度分析，物理參數的識別和修改，結構優化等。通過研究鋁合金比例車體結構比例縮小后的結構剛度和阻尼的等效性，研究鋁合金比例車體結構振動傳遞性以及結構固有特性(模態、阻尼等)。同時，結合現代結構模態測試理論，詳細研究結構動態特性和鋁合金比例車體抗疲勞特性之間的關系和作用機理，極大地簡化振動實驗的成本和規模。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
多目標比例車體振動特性綜合試驗臺，其特征在于，包括計算機、數據采集器、功率放大器、信號發生器、傳感器、長方形實驗臺底架和鋁合金比例車體，所述長方形實驗臺底架上鋪設用于隔振的大理石隔振板，大理石隔振板上安裝有激振器安裝座和懸掛鋁合金比例車體的端部吊架，該端部吊架上設置有調節鋁合金比例車體高度的螺桿；鋁合金比例車體的兩端經彈簧懸掛在螺桿上；所述鋁合金比例車體兩側安裝有傳感器和用于傳遞信號的信號線。

【技術特征摘要】
1.多目標比例車體振動特性綜合試驗臺，其特征在于，包括計算機、數據采集器、功率放大器、信號發生器、傳感器、長方形實驗臺底架和鋁合金比例車體，所述長方形實驗臺底架上鋪設用于隔振的大理石隔振板，大理石隔振板上安裝有激振器安裝座和懸掛鋁合金比例車體的端部吊架，該端部吊架上設置有調節鋁合金比例車體高度的螺桿；鋁合金比例車體的兩...

【專利技術屬性】
技術研發人員：繆炳榮，張衛華，吳勝川，梅翔，張盈，于金朋，朱少成，
申請(專利權)人：繆炳榮，
類型：實用新型
國別省市：