波纹板结构动力学建模及其自由振动特性分析

来源：计算力学学报杂志2023年第4期北京时间：

作者：李震,钟锐,秦斌,王青山

单位：中南大学 机电工程学院, 长沙 410083,中南大学 机电工程学院, 长沙 410083,中南大学 交通运输工程学院, 长沙 410075,中南大学 机电工程学院, 长沙 410083

摘要：波纹板结构是高速列车中较为常见的型材结构,因其具有轻质、高强度和高稳定性等一系列优点,所以广泛应用于车体结构轻量化设计。首先,基于一阶剪切变形理论和中厚壳(圆弧壳)理论,采用微分求积有限元法(DQFEM)建立一般边界条件下五自由度波纹板结构的通用动力学分析模型;紧接着对五自由度波纹板结构动力学模型进行收敛性验证,确定最佳微分节点数和惩罚因子的取值;然后,采用有限软件(ABAQUS)验证了建立模型的准确性;最后根据已建立模型,研究波纹板结构参数对其振动特性的影响。结果表明,波纹板结构厚度和固支边界条件会增加其固有频率,提高波纹板结构的稳定性,使得共振频率向高频移动;增加波纹板结构长度、参与耦合圆弧壳半径和参与耦合圆弧壳弧度会降低其固有频率,使得共振频率向低频移动。

关键词：高速列车,微分求积有限元,加权系数矩阵,圆弧壳单元,波纹板结构,

基金资助：国家自然科学基金(52075554);湖南省研究生科研创新项目(CX20220263);中南大学研究生自主探索创新项目(2022ZZTS0177)资助.