一种评估变流柜中器件及支撑结构模态频率的方法技术

技术编号：40835605 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-01 15:00

本发明专利技术涉及列车上变流柜中的器件及支撑结构技术领域，具体为一种评估变流柜中器件及支撑结构模态频率的方法。其为了解决现有的器件及支撑结构模态频率的评估无法直接看出该模态频率具体是多少且由于没有系统的评估理论导致在对模态频率进行优化设计时无优化方向的问题，故提供了一种新的评估变流柜中器件及支撑结构模态频率的方法，本发明专利技术将变流柜中器件及支撑结构进行柱、梁结构的分解，然后就柱、梁进行垂直上下、横向左右、纵向前后三个方向的抗压、抗弯刚度计算，最后再进行基本的模态频率计算方法。通过该评估方法可直接计算得出模态频率的具体值且在进行模态频率的优化设计时有了理论依据，提高了变流柜的设计效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及列车上变流柜中的器件及支撑结构，特别涉及器件及支撑结构模态频率的评估，具体为一种评估变流柜中器件及支撑结构模态频率的方法。

技术介绍

1、在变流柜设计过程中，需要从多方面进行评估，其中对器件及支撑结构模态频率的评估是其中一个重点评估的对象。若器件及支撑结构模态频率与车体之间产生共振，会影响车体、器件及支撑结构的使用寿命且使得车体在运行过程中的噪音较大。

2、现有的器件及支撑结构模态频率的评估主要通过有限元扫描方法进行评估，但当器件及支撑结构的模态频率较高时，通过有限元扫描方法可能会扫描不到该模态频率，同时，通过有限元扫描方法只能看出模态频率的高或低，无法直接看出该模态频率具体是多少，且由于没有系统的评估理论导致在对模态频率进行优化设计时无优化方向，从而降低器件及支撑结构模态频率的设计效率。

技术实现思路

1、本专利技术为了解决现有的器件及支撑结构模态频率的评估无法直接看出该模态频率具体是多少且由于没有系统的评估理论导致在对模态频率进行优化设计时无优化方向的问题，故提供了一种新的评估变流柜中器件及支撑结构模态频率的方法。

2、本专利技术是采用如下技术方案实现的：

3、一种评估变流柜中器件及支撑结构模态频率的方法，包括如下步骤：

4、1)对变流柜柜体中的器件及支撑结构进行柱、梁结构的分解，分解后柱的个数为n，梁的个数为m；

5、2）假定模态阵型为垂直上下振动时，器件及支撑结构的垂直上下振动模态频率的评估包括如下步骤：

6、a、计算分解后每个柱的抗压刚度kn= anen/ln，其中，n为1,2,3,……,n，an为柱的横截面，en为柱的材料弹性模量，ln为柱的长度；

7、b、计算分解后每个梁的抗弯刚度ym=3emim/lm3,其中，m为1,2,3,……,m，im为梁的抗弯矩，em为柱的材料弹性模量，lm为柱的长度；

8、c、计算n个柱的总抗压刚度k总=k1+k2+k3+……+kn；

9、d、计算m个梁的总抗弯刚度y总=y1+y2+y3+……+ym；

10、e、当柱和梁的刚度并联时，柱和梁的总刚度为x=k总×y总/(k总+y总)；当柱和梁的刚度串联时，柱和梁的总刚度为x= k总+y总；

11、g、计算垂直上下振动模态频率f=1/6.28×(x/m)0.5，其中，m为对应的器件的质量；

12、3）假定模态阵型为横向左右振动时，器件及支撑结构的横向左右振动模态频率的评估包括如下步骤：

13、a、计算分解后每个柱的抗弯刚度kn= 3enin/ln3，其中，n为1,2,3,……,n，in为柱的抗弯矩，en为柱的材料弹性模量，ln为柱的长度；

14、b、计算分解后每个梁的抗弯刚度ym= 3emim/lm3，其中，m为1,2,3,……,m，im为柱的抗弯矩，em为柱的材料弹性模量，lm为柱的长度；

15、c、计算n个柱的总抗弯刚度k总=k1+k2+k3+……+kn；

16、d、计算m个梁的总抗弯刚度y总=y1+y2+y3+……+ym；

17、e、当柱和梁的刚度串联时，柱和梁的总刚度为x=k总×y总/(k总+y总)；当柱和梁的刚度并联时，柱和梁的总刚度为x= k总+y总；

18、g、计算横向左右振动模态频率f=1/6.28×(x/m)0.5，其中，m为对应的器件的质量；

19、4）假定模态阵型为纵向前后振动时，器件及支撑结构的纵向前后振动模态频率的评估包括如下步骤：

20、a、计算分解后每个柱的抗弯刚度kn= 3enin/ln3，其中，n为1,2,3,……,n，in为柱的抗弯矩，en为柱的材料弹性模量，ln为柱的长度；

21、b、计算分解后每个梁的抗压刚度km=amemcos(θ)/lm,其中，m为1,2,3,……,m，am为梁的横截面，em为梁的材料弹性模量，lm为梁的长度，θ为摇摆方向与压缩轴线的夹角；

22、c、计算n个柱的总抗弯刚度k总=k1+k2+k3+……+kn；

23、d、计算m个梁的总抗压刚度y总=y1+y2+y3+……+ym；

24、e、当柱和梁的刚度串联时，柱和梁的总刚度为x=k总×y总/(k总+y总)；当柱和梁的刚度并联时，柱和梁的总刚度为x= k总+y总；

25、g、计算纵向前后振动模态频率f=1/6.28×(x/m)0.5，其中，m为对应的器件的质量。

26、本专利技术将变流柜中器件及支撑结构进行柱、梁结构的分解，然后就柱、梁进行垂直上下、横向左右、纵向前后三个方向的抗压、抗弯刚度计算，最后通过基本的模态频率计算方法，快速评估器件及支撑结构垂直上下、横向左右、纵向前后三个方向的一阶模态。评估完成后，当发现某一方向的模态频率较低时，可通过上述评估方法针对性的修改其中的参数，从而对模态频率进行优化。

27、本专利技术所产生的有益效果如下：通过该评估方法可直接计算得出模态频率的具体值且在进行模态频率的优化设计时有了理论依据，提高了变流柜的设计效率。

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【技术保护点】

1.一种评估变流柜中器件及支撑结构模态频率的方法，包括如下步骤：

【技术特征摘要】

1.一种评估变流柜中器件及支撑结...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振强，徐从谦，杨璐，焦春霞，赵勇，刘立刚，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：

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