车体底板的连接板，顶部垂向作动器20与顶部纵梁15相连，并作用于车体顶板。
[0054]横向减震器16、纵向减震器13的结构相同，以下统称为减震器，如图6、图7所示，减震器包括活塞杆25和活塞环26，活塞杆25前端连接活塞头27，活塞环26、活塞头27外套钢弹簧23，刚弹簧23的两端布置有垫圈22，垫圈22外为一螺母21，通过螺母21位置的改变，可改变钢弹簧23的预紧力，从而改变减震器的刚度。
[0055]如图8所示，支撑装置包括支撑柱6，支撑柱6的空腔内布置有二系簧垂向作动器17，支撑柱6的顶面通过螺栓连接橡胶空气弹簧12，橡胶空气弹簧12最终连接到比例车体2底板，一方面传递振动，另一方面吸收振动。
[0056]动力控制部分包括系统主控制器、伺服控制器、伺服电机、液压油栗、液压油栗等，传感器3、应变片4布置在比例车体上，如图2，传感器3、应变片4连接应变放大器，应变放大器连接数据采集仪器，数据采集仪器连接计算机，传感器和应变片采集数据可存储在计算机中。总体而概之，一方面，载荷谱输入信号通过控制系统，由控制算法实现信号波形向电流、电压信号转换，最后以电流电压信号对伺服控制器发出指令，控制电机的转速及转向，驱动液压油栗，驱动作动器对比例车体2做出位移或压力激振作用。另一方面，为保证作动器施加作动信号与给定信号的一致性，在作动器上布置有位移和压力传感器，作动信号传回系统控制器，与给定信号的对比，实现控制系统的闭环反馈调节，保证了作动载荷的可控性和准确性。
[0057]如图9所示，应变片4的典型布置位置为靠近比例车体2的门、窗四角，作动器激振过程中由应变片采集窗角、门角等应力集中位置处的应变情况；可将多个应变片4布置成窗角应变花28。
[0058]本发明的实际使用方式如下:
[0059]1、将铝合金比例车体安放在橡胶空气弹簧上，固定作动器位置，并在车身上粘贴应变片，同时安装传感器，布置控制系统链接及采集系统的连接。
[0060]2、首先进行静载荷试验，基本载荷利用钢块均匀施加在地板上。基本载荷对应于乘客和设备质量。满载状态下的应力和位移通过数据采集系统计算得出。
[0061]3、对车体施加瞬时激振，然后进行频谱分析，测出车体的固有频率。
[0062]4、在开始动态疲劳载荷试验之前，进行预试验以确定作动器激励力的大小。车体在线路上的动态加速运动通过作动器的强迫振动得以再现。车体承受由质量引起的不变载荷和由作动器强迫振动引起的交变载荷。
[0063]5、使信号通过控制系统，由控制算法实现信号波形向电流、电压信号转换，最后以电流电压信号对伺服控制器发出指令，控制电机的转速及转向，驱动液压油栗，驱动作动器对车体做出位移或压力激振作用。
[0064]6、所有测点的应力和变形位移数据信号由东华采集设备获取，并传输至计算机。当检测到有裂纹发生时，记录激振力循环次数，停止试验进行检查。对于很严重的破坏，需进行测量和补焊。继续进行动态疲劳载荷试验至2Χ10λ 6次循环，并全面检查潜在裂纹，记录疲劳裂纹发生位置以及激励力循环次数。
[0065]根据疲劳裂纹萌生的位置和循环次数，分析疲劳强度，并对应变片采集数据进行分析，统计裂纹发生位置所受应力幅值、均值以及循环次数数据；位移、加速度传感器采集信号用于载荷识别，裂纹识别，获取结构频响函数，得到结构系统的物理参数，对结构物理参数进行载荷识别和灵敏度分析，实现结构参数的识别和优化等方面研究。
[0066]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1.多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，包括机械部分和电气部分，其特征在于:所述机械部分包括T型槽实验台、支撑装置、比例车体；所述电气部分包括系统主控制器、伺服控制器。所述比例车体通过支撑装置连接在T型槽实验台上，所述支撑装置包括支撑柱和橡胶空气弹簧，所述支撑柱包括空腔，支撑柱下端与T型槽实验台连接，支撑柱顶部连接橡胶空气弹簧，橡胶空气弹簧顶部连接比例车体的底板，二系簧垂向作动器置于支撑柱的空腔内，支撑柱上端面设有与空腔连通的激振孔；比例车体的两端分别设置设有纵向作动器、纵向减震器，比例车体的两侧分别设有横向作动器及横向减震器，所述T型槽实验台上布置四个作用于比例车体底板的下部垂向作动器，所述下部垂向作动器位于比例车体底部中间位置，比例车体顶部设置有顶部垂向作动器；所述电气部分包括安装在比例车体上的传感器，所述传感器连接数据采集仪器，所述数据采集仪器连接计算机，传感器包括加速度传感器、位移传感器和载荷传感器。2.根据权利要求1所述的多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，其特征在于:所述机械部分还包括端部立柱、侧面立柱和顶部纵梁，所述端部立柱有两根，分别位于比例车体的两端，所述侧面立柱有4根，位于比例车体的两侧面，每一侧面两根，所述顶部纵梁位于比例车体的正上方，顶部纵梁的轴线方向与比例车体的轴线方向相同，顶部纵梁的侧面通过连接板与侧向立柱连接，所述连接板与顶部纵梁、侧向立柱均螺钉连接。3.根据权利要求1所述的多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，其特征在于:所述支撑柱通过螺栓固定在T型槽实验台上，所述T型槽实验台设有与支撑柱底部相适配的横向T型槽和纵向T型槽A，激振支撑柱有4个，分别位于高速列车二系簧对应位置。4.根据权利要求1所述的多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，其特征在于:四个下部垂向作动器纵向排布，下部垂向作动器底部通过螺栓与T型槽试验台相连，所述T型槽试验台台面设置有与下部垂向作动器的底部相适配的纵向T型槽B。5.根据权利要求2所述的多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，其特征在于:所述纵向作动器设置在比例车体的一端，所述纵向减震器设置在比例车体的另一端，纵向作动器和纵向减振器正对，纵向作动器和纵向减振器分别通过螺栓与位于比例车体两端的端部立柱连接。6.根据权利要求2所述的多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，其特征在于:所述横向作动器设置在比例车体的一侧，所述横向减震器设置在比例车体的另一侧，横向作动器与横向减震器正对，横向作动器、横向减震器分别通过螺栓连接位于比例车体两侧的立柱，所述立柱下端通过螺栓连接在T型实验台台面上，所述T型实验台台面上设有与立柱下端相适配的纵向T型槽C，立柱设有竖向排布的螺纹孔。7.根据权利要求2所述的多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，其特征在于:所述顶部垂向作动器通过螺栓连接顶部纵梁，所述顶部垂向作动器有两个，分别置于实际车体空调和受电弓的安装位置的对应部位。8.根据权利要求1所述的多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，其特征在于:所述纵向减震器、横向减震器均为液压减震器，所述液压减震器外套钢弹簧，所述钢弹簧的两端设有垫圈，垫圈外设有螺母；所述下部垂向作动器、顶部垂向作动器、横向作动器、纵向作动器均为液压作动器并采用伺服控制器和液压油栗控制。9.根据权利要求1所述的多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，其特征在于:所述比例车体的材质为6061-T6型铝合金材料，比例车体为CRH380B车体实际尺寸的1:8缩小铝合金焊接框架式结构。10.根据权利要求1所述的多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，其特征在于:所述载荷传感器为应变片，其中一部分应变片分布于靠近比例车体的门、窗四角的位置；在二系簧垂向作动器、下部垂向作动器、顶部垂向作动器、横向作动器、纵向作动器上均布置有位移传感器和压力传感器。
【专利摘要】本发明公开一种多点激励荷载下比例车体疲劳强度及载荷谱研究试验台，包括机械部分和电气部分，机械部分包括T型槽实验台、支撑装置、比例车体等；电气部分包括系统主控制器、伺服控制器等。比例车体通过支撑装置连接在T型槽实验台上，支撑装置空腔内设有二系簧垂向作动器，比例车体的两端分别设置设有纵向作动器、纵向减震器，比例车体的两侧分别设有横向作动器及横向减震器，T型槽实验台上布置四个作用于比例车体底板的下部垂向作动器，下部垂向作动器位于比例车体底部中间位置，比例车体顶部设置有顶部垂向作动器。本发明主要用于评估轨道交通车辆铝合金车体的疲劳强度，从而研究车体的疲劳破坏问题。
【IPC分类】G01M13/00, G01M17/08
【公开号】CN105334040
【申请号】CN201510848738
【发明人】缪炳荣, 张卫华, 谭仕发, 史艳民, 李旭娟, 杨忠坤, 王名月
【申请人】西南交通大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月27日