动车组CAT蓄电池箱振动可靠性分析

摘要：在动车组运转速度不断提高的背景下，设备振荡牢靠性问题日益严重，尤其是蓄电池箱，作为承载紧迫备用电源，是动车组设备的重要组成部分，可是在长时刻外界鼓励载荷、蓄电池箱与彻底之间的振荡以及工作环境等多方面原因的影响下引发结构振荡问题。因而本文首要对蓄电池箱的结构振荡牢靠性剖析，并提出相应的优化战略，以供参阅。

要害词：蓄电池箱；振荡；牢靠性

引言：铁路运输作为现代交通运输的重要组成部分，在科技技能的推动下，铁路网络得以不断扩张，由蒸汽机车到内燃机车，牵引动力得以不断提高，为国家经济发展带来了巨大的积极效益。目前来看，我国的动车组车首要由外部供电体系来提供牵引力，而且为了可以保证动车组的要害负载运转，避免由于供电体系与电力传输问题的影响，一般会为动车组装备辅助供电体系，并设置蓄电池与充电器来提供备用电源。可是动车组在运转的进程中速度较快，在加减速以及应急制动的进程中势必发生振荡，需求保证振荡牢靠性以保证蓄电池箱结构不会受到损坏。

一、动车组蓄电池箱振荡牢靠性剖析

蓄电池箱作为动车组的重要组成部件，在动车组长时刻高速运转以及外界鼓励载荷的影响下，蓄电池箱会发生较为严重的振荡问题，特别是在蓄电池箱固有频率与鼓励频率相同或许附近的状况下，其结构振荡状况会进一步加剧，不只会导致蓄电池箱难以正常运用，同样也会对动车组的行车安全带来巨大要挟。

（一）蓄电池箱毛病形式的剖析

蓄电池是动车组辅助供电体系的要害部件，在外接电力由于种种原因而无法传输到动车组的状况下，蓄电池就可以保证要害负载的正常运转。而蓄电池箱就是承载蓄电池的结构，而假如蓄电池箱发生毛病问题，就会使得蓄电池难以正常运转，进而为动车组的运转带来一系列的安全隐患。一般来说，蓄电池箱结构首要可以分为箱体、门板、主横梁、连接件这四个部分，而且蓄电池箱整体与部件之间存在牢靠性的关系。其毛病形式种类较多，首要以脱落、开裂、裂纹裂缝、外表损伤、压痕、磨损、噪音、塑性变形、蠕变、锈蚀、装置伤痕、变色等最为常见，其毛病危害严重度也分为四级，在进行毛病形式剖析之前需求进行概率等级区分，蓄电池箱结构的不同毛病形式对应的严重度与概率等级相差甚大。

而造成蓄电池箱结构毛病的原因首要可以从两方面进行论述，一是蓄电池箱受到外界鼓励载荷的影响而发生的共振失效，而是蓄电池箱受到外界鼓励载荷的影响而发生的强度失效，在动车组方法的进程中，会由于速度过快而引发蓄电池箱结构共振，发生较大的应力，而且结构应力以及资料强度大小也会对蓄电池箱结构强度造成影响。

（二）蓄电池箱共振牢靠性剖析

在大多数机械结构下，设备工作环境的外界鼓励频率大小存在较大的差别，在外界鼓励频率与设备结构固有频率相同或许附近的状况下，就会呈现结构共振的状况，为设备结构安全带来安全隐患。可是从实际状况角度来看，外界环境、结构尺寸、资料特点、载荷等各个方面都会呈现随机改变的状况，导致外界鼓励频率与结构固有频率不断发生改变，因而结构共振的牢靠性不应当只靠固有频率与鼓励频率的差值来进行判别，关于随机结构参数的单自由度结构，需求依据相关公式来进行核算，并结合鼓励频率与固有频率的关系原则来树立自由度结构共振失效的功用函数，并假设随机变量契合正态分布，核算出结构共振的失效概率。

一般来说，大多数的机械设备都是多自由度结构，在受到单频鼓励效果的状况下，会在结构某一阶固有频率与鼓励频率的相互效果下引发结构共振，而针关于这一状况的结构共振牢靠性剖析，则需求在单频鼓励效果下，在单自由度结构模型的根底上进行剖析。而假如多自由度结构的每一阶固有频率之间不存在相互效果，那么单频鼓励与每一阶固有频率之间发生共振失效概率也应当是互不搅扰的，需求结合概率论中的独立事情发生概率来进行剖析。

（三）蓄电池箱强度牢靠性剖析

蓄电池箱结构动车组在运转的进程中会由于简谐载荷的影响下，导致结构内部某一部位的应力高过资料的屈从强度，进而导致蓄电池箱强度失效。因而针关于强度的牢靠性剖析，需求经过确认简谐载荷效果下的蓄电池箱极限状况来进行核算。而在随机要素的影响下，蓄电池箱会在运用进程中呈现应力与强度不断改变的状况，这首要是由于资料特点、结构尺寸、外界载荷等许多要素所导致的，因而可以经过蒙特卡洛方法来进行剖析。

二、动车组蓄电池箱振荡牢靠性的优化剖析

蓄电池箱的固有频率与外界鼓励频率发生共振的状况下就会对结构发生较大的损坏，对蓄电池箱的运用安全带来要挟，而为了可以提高结构振荡的牢靠程度，完成结构的有用改善，就需求结合蓄电池箱结构的灵敏度来进行剖析，采纳合理的优化结构，以保证蓄电池箱振荡的牢靠程度。灵敏度指的是结构方针功能改变对结构参数改变的灵敏程度，在正式开始优化之前，可以先经过对比各个结构参数的灵敏度值来筛选出影响较大的结构参数，以此来有用缩短优化时刻。

在优化的进程中，需求选用解析法与数值法的方法来进行求解。从传统的优化规划来看，常常会呈现误差而导致体系或许规划参数呈现不确认性的改变，首要是由于规划进程中忽略了不确认要素所导致的，因而在牢靠性优化规划的进程中，需求着重考虑规划变量的不确认性来保证规划结构的优化。在牢靠性剖析的根底之上，还需求结合牢靠性灵敏度剖析来精准定位结构灵敏部位，以此来针对性地进行选择优化规划变量，保证牢靠性优化规划以及保护等方面的正常进行，一般来说，牢靠性灵敏度的求解方法首要分为矩法以及蒙特卡洛法这两种方法，前者是经过求导法则来进行核算操作，而后者则是经过随机抽样来进行剖析。而且，在ANSYS软件的帮助下，经过灵敏度剖析功用来对蓄电池箱的灵敏度进行核算，并经过屡次重复模拟核算来得出一切成果可能发生的概率，以及各个参数对呼应成果的详细影响程度。一般来说，蓄电池箱结构首要是由钢板焊接而程度，各个部位的钢板焊接厚度存在较大的差异性，因而可以将整个结构看作钢板件的组合体，并选择不同的板件厚度来进行蓄电池箱模态灵敏度的规划变量剖析，假如灵敏度数值为正数，则表示钢板厚度越大呼应越大，而灵敏度假如为负数，则代表板厚的提高会导致呼应减小，而假如灵敏度正负数都具备，那么灵敏度为正数的区域可以经过提高板件厚度的方法来提高蓄电池箱一阶固有频率，而灵敏度为负数的区域则可以经过添加板件厚度的方法来减低蓄电池箱一阶的固有频率，以此来完成精准高效的优化，可以结合模态频率，对不同板件厚度的灵敏度大小来选择合理的优化规划变量，此外还需求考虑到蓄电池箱的结构轻量化问题，进而保证优化的可行性。

总的来说，为了可以提高蓄电池箱振荡的牢靠性，尽可能避免由于振荡而导致的结构危害问题，需求选用合理的规划方法来进行蓄电池箱的模态优化，确认优化规划变量，树立蓄电池箱一阶固有频率与优化规划变量的对应关系，以此来确认方针函数，设定合理的约束条件，从而进行优化核算，依据成果进行剖析，完成蓄电池箱模态的有用优化。

三、结语

综上所述，针关于动车组蓄电池箱在运用进程中呈现的振荡损坏问题，需求经过振荡牢靠性剖析以及振荡牢靠性优化剖析来进行处理，在满意静强度要求的根底上，对蓄电池箱的振荡特性进行剖析，清晰与外界鼓励振荡发生共振的固有概率，一起还需求进行毛病形式剖析、并使用合理的优化规划方法来进行蓄电池箱的结构改善，进而保证蓄电池箱的结构牢靠性。