[发明专利]轨道车辆车体结构模态贡献度计算方法

权利要求书

1.一种轨道车辆车体结构模态贡献度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立车体有限元模型，将车体划分为预设的若干零部件或整体部件，根据零部件内板件数量确定部件内的设计变量；

S2、通过有限单元法计算车体低阶模态频率；

S3、求解车体低阶模态频率对某零部件或整体部件内各设计变量灵敏度；

S4、对某零部件或整体部件内模态对设计变量灵敏度求和，得到所求部件模态贡献度，所述部件模态贡献度表示了车体某一部件对车体模态的影响程度的指标；

所述整体部件包括车体底架、侧墙、车顶、底架边梁、端墙和牵枕缓，所述零部件为构成车体的任一铝型材或者包含若干零件的局部结构；

所述步骤S3具体为：

车体低阶模态频率对某一设计变量x_k灵敏度计算式为

式中[K]、[M]分别为车体结构刚度矩阵和结构质量矩阵；λ_i为车体结构第i个模态频率，{φ_i}为车体结构第i个振型向量；

若某一部件包含多个设计变量，另一个设计变量表示为x_j，则根据式(1)，模态频率λ_i对设计变量x_j的灵敏度为：

模态频率对这两个设计变量的灵敏度之和可以表示为：

将式(3)整理为结构第i阶模态频率对设计变量x_j和x_k灵敏度之和的形式：

式(4)表示设计变量x_j和x_k同时增加或减小单位值时模态频率λ_i的变化，表示初值不同的两个或多个设计变量同时增加或减小单位值时对模态频率的影响，即为两个或多个设计变量组成的部件对模态频率的贡献度，该值为正值表示该部件内所有设计变量增加单位值时模态频率增加，该值为负值表示该部件内所有设计变量增加单位值时模态频率降低，该值越大表明该部件对模态频率影响越大；

车顶、侧墙、底架、底架边梁、端墙、牵枕缓分别用X_cd、X_cq、X_dj、X_djbl、X_dq、X_qz表示，每个整体部件内板件数量分别为cdn、cqn、djn、djbln、dqn、qzn，作为设计变量时统一表示为：

其中x_cdk、x_cqk、x_djk、x_djblk、x_dqk、x_qzk分别为相应整体部件内与第k个板件对应的设计变量，6个整体部件对车体第i个模态频率贡献度可表示为

式中f_i,cd、f_i,cq、f_i,dj、f_i,djbl、f_i,dq、f_i,qz分别为车顶、侧墙、底架、底架边梁、端墙及牵枕缓对第i阶模态频率的贡献度。