TB/T 3502-2018 铁道客车及动车组模态试验方法及评定

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标准编号:TB/T 3502-2018
文件类型:.pdf
资源大小:4.5M
标准类别:铁路运输标准
资源ID:221445
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TB/T 3502-2018 标准规范下载简介:

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TB/T 3502-2018 铁道客车及动车组模态试验方法及评定

测量系统一般由测量传感器、信号放大器和数据采集装置等组成 8.3.2测量传感器 8.3.2. 1加速度传感器

加速度传感器的使用及安装应符合以下要求:

a)量程及使用频率范围满足测试要求,线性度偏差不大于2%,频响偏差不大于5%; 有足够的灵敏度和较强的抗干扰能力,传感器质量和惯性特性应尽量小,以减少附加质量对 被试对象的影响; C) 灵敏度应稳定,温度灵敏度偏差不大于1%,横向灵敏度应小于测量方向灵敏度的5%; d) 对使用环境条件(如湿度、温度、磁场、电场、声场等)的影响不敏感; 传感器安装可通过胶(或另加绝缘垫块)或双面胶纸(适用于频率低于400Hz)等方法固定在 被试对象上,安装应牢固,在传感器主轴方向应是刚性的,不应有松动或滑移; f) 传感器应与车辆绝缘,并保证测量系统单点接地; 连接传感器的低噪声电缆应安装可靠,并将电缆固定。

8.3.2. 2位移传感器

DB14T 840-2013 工业企业循环经济绩效改进指南8.3.23应变传感器

8.3.2.4力传感器

力传感器的使用应符合以下要求: a)量程及使用频率范围满足测试要求,线性度偏差不大于2%,频响偏差不大于5%; b)力传感器安装时,其主轴灵敏度方向应与激振轴线方向重合

信号放大器的功能是对信号进行放大和滤波,应符合以下要求: a)频率范围应满足试验要求; 非线性度不大于1%; c) 动态范围大于60dB;

8.3.4数据采集装置

数据采集装置应符合以下要求: a 模拟信号采样前应加模拟式抗混淆滤波器,滤波器的截止频率应大于最高分析频率且应尽量 接近分析频率,频带外的衰减率应大于12dB/oct。 b) 采样率f.(Hz)应根据所处理信号的类型、最高分析频率f.(Hz)、硬件条件等来选择。 般为: 一正弦信号:f.=(5~100)f.x,采样点数应保证每顿信号为整周期; 随机信号:f.=(2.5~4)fx; 一瞬态信号: f.=(5~10)f.m

8. 4. 1 基本配置

分析系统应包括: a)控制系统:实现激励信号控制。 b)数据预处理模块:实现数据预处理。 c)模态分析软件:几何模型的建立,模态参数识别以及振型动画显示等

正弦信号的处理一般利用三 能部分离计算法,部数字湘天滤波法,计 号的实、虚部,直接计算输入输出的比值得到频响函数,加窗处理一般采用汉宁窗(HanningWindow)。

8.4.2.2随机信号处理

随机信号首先进行加窗处理,一般选用汉宁窗,再进行FFT自谱、互谱分析,经若干次平

8.4.2.3脱态信号处理

试验系统还应符合以下要求: a)数模转换器和模数转换器字长至少12位; b)激励系统、测量系统所用仪器设备应由具有检定、校准资质的机构检定合格,并在有效期 使用。

试验系统还应符合以下要求:

测点沿车体纵向均匀布置或选择特征部位布置7个(A~G)及以上截面,每个截面不应少于8 点,每个测点分垂向和横向布置传感器。测点布置参见图2。

图2车体测点布置示意图

为测定转向架的浮沉和点头频率,在转向架构架的两侧梁上分别布置5个及以上垂向加速度传感 器,测点布置参见图3。

图3转向架测点布置示意图

激振器的安装应符合以下要求: a) 应保证有效施加预定方向的激振力,避免产生附加力矩或其他方向的力; b)应保证激振力的有效传递和减小耦合影响; c)加力连接件应为具有足够轴向刚度的柔性杆,确保激励力的有效传递和激振器的安全使用

10. 1. 2安装方式

固定式安装参见图4,激振器安装于基座或专用支架上,其安装系统频率大于试验上限步 2倍; b) 弹性式安装参见图5,用悬挂方式支撑激振器,其悬挂系统频率低于被试对象一阶固有频 20%。

图4固定式安装示意图

激振器的安装方向有两种: a)激励方向与坐标系主坐标轴一致; b)激励方向与坐标系主坐标轴倾斜。

图5弹性式安装示意图

激励点选择应符合以下要求: a) 应根据预分析结果或预试验结果来选定; 避开振型节点或节线,布置在各阶模态振型幅值相对较大的位置; c) 应布置在被试对象的主要受力构件上; d)应选择在刚性较大的连接部位:

TB/T3502—2018

e)各阶模态不能兼顾时,应对不同模态选择不同的激励点位置,分批进行试验; f) 宜采用多点激励; g)对模态密集或耦合较强的频带应选取多点激励。

....................

H()一频响函数; F()—输人激振力,单位为牛顿(N); X()输出加速度响应,单位为米每平方秒(m/s)。 单点正弦慢扫描试验时,频率以时间的线性函数或对数函数变化,过共振区的最大扫描速率按公 式(2)、公式(3)计算。

Smal——线性最大扫描速率,单位为赫兹每分(Hz/min); Sma2—对数最大扫描速率,单位为倍频程每分(oct/min): f,一—第r阶模态固有频率,单位为赫兹(Hz);

10.4.2多点步进正弦证

Sml=216f.g Smz =310fg

测量中,在预先选定的频率范围内,从最低频到最高频选定足够数目离散的频率值,每次用一个频 率给出足够长时间的激励信号,频率步进式增加,以获得在这一系列特定的频率激励下被试对象固有 振动模态的稳态响应。 对于i个激励输入、j个响应输出的试验系统,进行n组不同大小和相位组合的正弦激励试验,频 响函数矩阵[H()1按公式(4)估计。

H()]=[X()][F()]T([F()][F()])

[H()]一频响函数矩阵; [F()]一—输人激振力矩阵ixn); [X()]——输出加速度响应矩阵(j×n)。 离散步进正弦激励时,在共振频率90%~110%范围内的频率步长和每一个频率的激励持续时间 应符合以下要求: a)最大频率步长按公式(5)计算

Afm.. =0. 64f.g

Afx最大频率步长,单位为赫兹(Hz)。 ) 每一个频率的激励持续时间不小于响应稳定所需时间和测量(包括信号采集)所需时间之和 响应稳定所需的最短时间t按公式(6)计算。

10.4.3多点随机激励

t... = 0. 11/)

多点随机激励法采用多台激振器同时进行随机激励,通过频响函数的线性组合,分离各阶模态,获 取模态参数。对于i个激励输入、i个响应输出的系统,频响函数矩阵[H()】按公式(7)计算。

[H)]频响函数矩阵; [G()]——激励输人与响应输出的互功率谱密度矩阵(j×i); [G. ()]—激励输人自功率谱密度矩阵(ixi)。

10.4.4瞬态激励法

[H()] = [Gy(w)] [G.(w)]

瞬态激励法通常采用脉冲激励法、瞬态随机激励法等。瞬态激励信号通常由力锤激励或激振 动获得。 瞬态激励时,两次力脉冲之间的最小间隔时间mi不应小于瞬态响应初始幅值衰减到5%所需

一两次力脉冲之间的最小间隔时间,单位为秒(s

10. 4. 4. 2力锤激励

min = 0. 477/(f)

力锤激励应符合以下要求: a 激励频率应选在力谱平直范围内,通过更换锤头材料和配重改变力脉冲宽度和频率范围。 b) 激励方向应沿要求的施力方向,敲击时接触时间尽可能短,避免反弹冲击;连续激励时,其时 间间隔应保证响应信号衰减到初始最大值的5%。 c) 力信号应加力窗,响应信号应加指数窗。 d) 激励应使力和响应信号输出不超载并满足信噪比的要求。 e)应进行多组激励试验以提高试验结果的准确性

10.4.4.3激振器激励

瞬态随机激励信号由激振器的信号在短时间内切断产生。 瞬态激励时.按公式(7)计算频响函数。

10.4.5车辆振动试验台强迫激振法

10. 4. 5.1阶跃法

在车辆振动试验台上,根据振型的需要,对被试车辆的轮对进行阶跌激振,测定车体和转向架构架 的位移响应时间历程,阶跃激振响应后的自由衰减曲线见图6。根据响应曲线可计算出自振频率和相 应的阻尼比。 阻尼比按公式(9)计算

A。—起始波振幅值,单位为毫米(mm); A4.—第n个波振幅值,单位为毫米(mm)

T。——第1个波周期,单位为秒(s); o——所选衰减曲线起始点幅值,单位为毫米(mm); t——所选衰减曲线起始点时间,单位为秒(s)。

10.4.5.2变频扫描法

根据振型的需要,利用车辆振动试验台对车轮进行正弦激振,测定车体和转向架构架的位移(或加 速度)响应。连续改变正弦激振的频率,扫频速度不应大于0.05Hz/s,记录连续变化的响应曲线,根据 车体或转向架构架的最大振动响应点的振动频率,确定该振型下的自振频率。在条件限制时允许离散 改变频率进行扫频,频率变化间隔不应大于0.5Hz,但在出现自振频率±0.5Hz范围内,频率变化间隔 不应大于0.1Hz。

10.4. 5.3随机法

在车辆振动试验台上用白噪声随机信号对轮对进行激振,通过测定车体和转向架构架的响应,计 算出频响函数自振频率。

10.4.6平直轨道块组合法

以不同的布置方式在被试车辆车轮下设置楔块,将车轮推上楔块并从最高处自由落下,使车辆 辰动,参见图7。楔块的最高处高度为5mm~7mm

图7平直轨道块组合法激振示意图

平直轨道上楔块的布置分为4种,分别在每一种楔块布置下进行测量。楔块布置参见图8。

11. 1 一般要求

模态参数识别方法应根据试验方法、被试对象的模态特性和试验数据的类型(时域或频域)选定 11.2常用模态参数识别方法 被试对象模态参数的识别宜采用但不局限于以下方法:最小二乘复指数法(LSCE法)、频域多输)

被试对象模态参数的识果 输出(MIMO)识别法、正交多项式法和复模态指示函数法

()——相干函数; Gyx()——响应和激励信号的互功率谱密度估计; Gxx()—激励信号的自功率谱密度估计; Gr()—响应信号的自功率谱密度估计。 相干函数()不应小于0.8。

H(w) =H.(w)

H(w) =H.(w)

式中: H()——结构第j点激励、第i点响应的频响函数; H,()结构第i点激励、第 i点响应的频响函数。

YS/T 745.2-2010 铜阳极泥化学分析方法 第2部分 金量和银量的测定 火试金重量法12.4数据重复性检验

在同样的试验条件下进行多次测量,或用不同激励点激励的响应线性组合,检查试验结果的一 敏性。

12.5模态置信度检验

MAC(i,k)一一第i阶和第k阶模态之间的相关性; 1中,一一第i阶模态振型; 1中一一第k阶模态振型。 MAC值的范围为0~1。对于不同阶模态的两个向量,MAC值应小于0.2;对于同阶模态的两个向 MAC值应大于0.8。

SY/T 7074-2016 钻井液高温高压滤失量测试仪校准方法整备车辆应满足以下两项要求之一 a)整备车辆的车体一阶垂向弯曲模态频率不应低于10.0Hz; b)整备车辆的车体一阶垂向弯曲模态频率与转向架的点头、浮沉频率的比值不应小于1.4。

试验报告应包含以下内容: a)任务来源; b)试验目的; 被试对象技术状态; d) 试验边界条件; e) 激励系统、测量系统配置; 0 激励点位置、方向、数量和激励信号; g) 测量传感器和测点的位置及方向; 试验方法; 试验步骤及过程; 试验结果,包括模态频率、模态阻尼比、振型图; ) 试验结论。

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