UM常见问题解答-046：如何使用UM软件快速计算轨道结构频率响应？.pdf

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1、如何使用UM软件快速计算轨道结构频率响应？ 线性化计算在工程振动分析中非常重要，譬如：对于复杂的轨道交通系统，经常会出现一些所 谓的异常振动，这些振动对于轨道设施和运载工具来说都是有害的，研究者希望从轨道结构的频率 响应来寻找一些蛛丝马迹。 对于车辆-轨道耦合系统和车辆-轨道-下部结构耦合系统，UM Flexible Railway Track柔性 轨道模块能很好地进行时域仿真计算。然而，当前软件版本并不支持对柔性轨道系统进行线性化分 析，如轨道系统固有频率计算和频率响应分析。 那么，有没有什么办法可以在UM软件里实现这些计算呢？答案是Yes！ 主要方法和步骤如下： 1、我们先在有限元软件里使

2、用铁木辛柯梁单元建立一根足够长的钢轨模型（本例的钢轨24m 长，单元尺寸0.3m，坐标区间-12,12）。 2、选择恰当的界面节点（本例只选了两个端点，读者可以尝试选择更多的节点），运行 UM.mac，计算出所需的主模态（本例提取了160阶）和静模态（界面节点数目的6倍）。 3、通过UM FEM专用转换工具得到自由状态的弹性体input.fss文件，并通过FE子系统导入到 UM Input。 低阶模态 高阶模态 4、建立轨枕（半枕/短轨枕）的几何和刚体，复制，复制，总计41个。 专注UM的2021-07-28 11:03同算科技 5、创建轨枕刚体相对Base0的铰接，定义两个平动和一个转动自由

3、度，再复制，复制，总 计41个。 6、分别在轨枕和Base0、钢轨和轨枕之间建立空间弹簧力元，定义好基础和扣件的刚度、阻尼 参数，并保存模型（请记得将弹性体文件夹置于模型文件夹下）。 7、用UM Simulation打开模型，在时域仿真控制界面为钢轨设置恰当的阻尼比（UM FEM采 用瑞利阻尼）。 8、关闭时域仿真控制界面，打开线性分析工具，计算系统的固有频率。 在动画窗口可以观察各阶振动模态 00:0900:09 低频：钢轨和轨枕同向振动 中频：钢轨和轨枕异向振动 高频：Pinned-Pinned振动 9、在 Linear vibrations页面，设置1300个激振频率(1,13001300)，作用于钢轨上某点 (0.3, 0, 0)，激振力幅值为20kN，方向为Z向（读者可尝试Y向加载），并定义钢轨位移和加速度 等变量。 00:0900:09 00:0600:06 10、点击左上角的图标开始进行扫频计算，一般会在5分钟内完成。打开绘图窗口，将考察变 量拖入其中（横坐标是频率Hz）。 请读者自行分析图中三个峰值与前述三个模态动画的对应关系。