(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211261426.3 (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 中车南京浦镇车辆有限公司 地址 210031 江苏省南京市江北新区泰山 园区浦珠北路68号 (72)发明人 金鑫　胡定祥　杨陈　朱程　 贾小平　孙海东　成军强　徐步震　 (74)专利代理 机构 南京同泽专利事务所(特殊 普通合伙) 32245 专利代理师 蔡晶晶 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于模态应力的转向架结构设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于模态应力的转向架 结构设计方法， 包括以下步骤： 获取线路道床及 减振扣件的分布区段和长度； 安装振动加速度 计， 采集振动加速度计的数据； 分析待测试转向 架的轴箱振动加速度； 建立有限元模型； 获取构 架的模态频率、 模态振型及模态应力； 查看所述 构架各阶模态频率， 直至构架各阶模态频率不满 足判断公式； 查看构架各阶模态振型及模态应 力； 直至构架各阶模态不存在明显的模态应力集 中现象。 本发 明通过构架结构改良消除了局部模 态应力集中， 使得整体模态应力水平处于低位； 可延长构架的使用寿命， 降低构架的失效概率， 使构架具有更好的线路适应性， 降低运维 成本。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115422664 A 2022.12.02 CN 115422664 A 1.一种基于模态应力的转向架结构设计方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： S1、 获取线路道床的分布区段和长度及减 振扣件的分布区段和长度； S2、 在待测试转向架 的轴箱上安装用于振动加速度测试的振动加速度计， 按照轨道车 辆的运营线路图正常运行并采集振动加速度计的数据； S3、 根据所述线路道床的分布区段及所述减振扣件的分布区段分析待测试转向架的轴 箱振动加速度； S4、 对运用于所述运营线路上的转向架构架建立有限元模型， 用质量点模拟大质量设 备并与构架建立连接关系； S5、 对构架进行模态计算， 获取构架的模态频率、 模态振型及模态应力； S6、 查看所述构架各阶模态频率， 若模态频率满足判断公式， 则表示构架存在与线路P2 力共振的风险， 并通过改变构架结构来改变模态频率； S7、 重复步骤S4 ‑S6， 直至构架各阶模态频率 不满足判断公式； S8、 查看构架各阶模态振型及模态应力； S9、 重复步骤S4 ‑S8， 直至构架各阶模态不存在明显的模态应力集中现象。 2.根据权利要求1所述的一种基于模态应力的转向架结构设计方法， 其特征在于， 所述 待测试转向架的轴箱振动加速度的时域信号是连续时间非周期性信号， 采集到的数值是连 续信号的离 散采样值。 3.根据权利要求2所述的一种基于模态应力的转向架结构设计方法， 其特征在于， 所述 根据所述线路道床的分布区段及所述减振扣件的分布区段分析待测试转向架的轴箱振动 加速度还包括对采集的连续信号的离散采样值进 行傅里叶变换， 并得到振动加速度的时频 值。 4.根据权利要求3所述的一种基于模态应力的转向架结构设计方法， 其特征在于， 所述 对采集的连续信号的离 散采样值进行傅里叶变换的计算公式为： 其中， x(n)表示轴箱振动加速度时域连续信号的离 散采样值； N表示离散采样点数， 且n ＝0,1,…,N‑1； k表示采样时域内的振动周期数； WN表示k次谐波分量。 5.根据权利要求4所述的一种基于模态应力的转向架结构设计方法， 其特征在于， 所述 k次谐波分量 WN的计算公式为： 其中， e表示自然对数函数的底数， 且e＝2.71828182 …； j表示虚数 单位， 等于 ‑1的平方根。 6.根据权利要求1所述的一种基于模态应力的转向架结构设计方法， 其特征在于， 所述 对运用于所述 运营线路上的转向架构架建立有限元模型通过运用Hypemesh软件进行建立。 7.根据权利要求1所述的一种基于模态应力的转向架结构设计方法， 其特征在于， 所述权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422664 A 2对构架进行模态计算还 包括求解多自由度系统的固有频率和固有振型。 8.根据权利要求1所述的一种基于模态应力的转向架结构设计方法， 其特征在于， 所述 通过改变构架结构来改变模态频率包括改变大质量设备的重量或重心位置、 改变构架横侧 梁连接处的宽度、 改变构架侧梁箱型截面尺寸、 改变构架横梁箱型截面尺寸及改变侧梁端 部结构的重量。 9.根据权利要求1所述的一种基于模态应力的转向架结构设计方法， 其特征在于， 所述 查看构架各 阶模态振型及模态应力还包括若模态应力集中区域的应力水平超过40MPa， 则 对构架结构进行优化 来消除模态应力集中。 10.根据权利要求9所述的一种基于模态应力的转向架结构设计方法， 其特征在于， 所 述对构架结构进行优化 来消除模态应力集中包括： 对构架大质量设备吊座区域横梁内部筋板进行 结构调整； 取消原来的整体铸件式大质量设备吊座， 采用锻件和包板焊接形式的大质量设备吊 座； 增加构架横侧梁连接处的宽度， 增 加受力部分的焊缝飞边以及增 加板厚。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422664 A 3