[发明专利]一种变流器柜体振动仿真模型构建方法

说明书

本发明公开了一种变流器柜体振动仿真模型构建方法：S1.构建变流器柜体的有限元模型；S2.计算有限元模型的仿真模态，引入变流器柜体的试验模态，验证仿真模态与试验模态的一致性是否满足预设的第一一致性标准，满足转至S3，否则修正有限元模型的参数，重复S2；S3.以实际试验的实际响应数据为有限元模型的输入，计算激励点的载荷；S4.以激励点的载荷为有限元模型的输入，计算响应点的仿真响应输出；S5.验证实际响应数据与仿真响应输出之间的一致性是否满足预设的第二一致性标准，满足则完成仿真模型的构建，否则修正有限元模型的刚度参数，转至S4。本发明具有可保证所构建的仿真模型具有仿真结果的准确性、仿真精度高的优点。

技术领域

本发明涉及一种振动仿真技术领域，尤其涉及一种用于列车等轨道交通的变流器柜体振动仿真模型构建方法。

背景技术

轨道交通车辆用变流器可以分为牵引变流器和辅助变流器等，是实现轨道交通车辆正常运行的重要设备。从功能结构上来看，这些变流器基本上可以分为柜体和电气部件(如变流器模块、控制箱、变压器、电抗器、风机、接触器、母排与导线等)。变压器、电抗器等电磁部件在工作过程中会因为磁致伸缩效应而产生较大的电磁振动；风机因功率较大、转速较高、风压流量较大等而产生较大的机械振动；接触器在闭合瞬间会产生较大的冲击力；柜体风道和盖板较薄，固有频率较低，很容易在低频段产生声腔共振与结构共振。地铁和动车的变流器悬挂在车体底部，变流器电气部件的振动可以直接通过柜体吊耳、车体安装梁传递到车体地板，引起人体的不适。

在轨道交通的变流器柜体设计中，振动与轻量化、通风冷却等相互制约，随着变流器向高效率、高功率密度、体积小、重量轻等方向发展，很容易出现振动过大的问题。目前，变流器的振动问题主要通过测试分析的手段加以解决，需要在变流器柜体和电气部件上布置大量的加速度传感器，进行诸如振动响应、模态等测试，开展传递路径、传递函数、贡献量、振动源识别等分析。受传感器通道数、现场测试条件等影响，很难对变流器的振动情况进行全方位的了解。随着计算机技术与数值模拟技术的发展，振动仿真技术逐步成熟，商业软件功能逐步加强，仿真方法已经逐步得到应用，比如模态分析、瞬态动力学分析、随机振动分析等类型是商业有限元软件的标准配置。然而，振动问题涉及到多学科多物理场，相当复杂，目前的仿真分析存在以下问题：1)没有完整的分析流程。振动问题很难通过一款商业软件加以解决，即便通过一款商业软件去开展，也需要大量的参数设置与定制开发工作来实现其它商业软件中成熟好用的功能。文献中多关注于振动问题的某一方面，很少对变流器有限元模型修正、载荷识别等进行合理组合。2)仿真精度不高。由于有限元计算需要对系统做一些简化，例如一些非线性参数变成线性参数，使得有限元计算模型不完全代表真实的物理模型，从而使得有限元计算结果与真实的结果有一些偏差。模态分析是各种动力学分析类型的基础，很多计算结果都是基于模态叠加得到，现有大多数的仿真模型中，没有考虑仿真模态与试验模态的对比与灵敏性分析，必然导致仿真模型的输入有偏差，误差在后续的各环节中不断累积，最终导致仿真精度不高，使得仿真结果的可用性变差，没有充分发挥出仿真模型应有的指导价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可有效保证仿真结果的准确性、仿真精度高的变流器柜体振动仿真模型构建方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种变流器柜体振动仿真模型构建方法，包括如下步骤：

S1.构建变流器柜体的有限元模型；

S2.仿真计算所述有限元模型的仿真模态，引入变流器柜体的实际试验的试验模态，验证所述仿真模态与试验模态之间的一致性是否满足预设的第一一致性标准，满足则跳转至步骤S3，不满足则修正所述有限元模型的参数，重复步骤S2；

S3.以所述实际试验的实际响应数据为所述有限元模型的输入，仿真计算激励点的载荷；

S4.以步骤S3中计算得到的所述激励点的载荷为所述有限元模型的输入，仿真计算响应点的仿真响应输出；