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摘要
高速动车组高速运行时，振动、冲击及气动效应复杂，随着动车组速度的不断提升，侧墙结构振动问题越来越显著。为了解决高速动车组高速行驶时车体侧墙蒙皮的振动问题，提出一种基于粒子阻尼技术的高速动车组侧墙蒙皮设计方法，能够在列车高速行驶时提高它的减振特性。首先建立侧墙结构模型，基于侧墙结构的动力学特性，通过模态分析得到侧墙各阶固有频率及其对应的振型从而确定粒子阻尼器的最佳安装位置。然后对粒子阻尼器的外观和结构进行设计以符合安装要求，再基于离散元理论，通过前面模态分析得出的频率以及阻尼器安装位置建立侧墙结构粒子阻尼器的能量耗散模型，分析阻尼器粒子材质、粒子粒径和粒子填充率对侧墙系统耗能的影响，比较各种配置方案最终耗能值的大小，从而得出粒子阻尼器的最佳配置方案。通过动力学分析和离散元模拟发现，设计粒子材质为铁基粒子、粒径为2 mm，填充率为95%的粒子阻尼器耗能值最大，减振效果最好。最后搭建试验台进行验证。试验结果表明：侧墙结构敏感区域安装仿真所设计粒子阻尼器减振效果平均可达65%以上，各阶频率对应峰值降幅明显，证明了粒子阻尼在高铁侧墙中应用的有效性。研究成果为动车组侧墙蒙皮的减振降噪提供一种新的思路，具有重要的工程意义和应用价值。
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单位厦门大学; 航天学院
