某高铁轨道系统模态及振动传递测试案例
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摘要:此次模态试验在某高铁段进行，主要测试钢轨（22米及1.2米）竖向及横向模态、扣件弹条竖向模态、轨道板竖向模态以及轨道系统竖向振动传递函数。
关键词:高铁，轨道，模态，振动传递
此次模态试验在某高铁段进行，主要测试钢轨（22米及1.2米）竖向及横向模态、扣件弹条竖向模态、轨道板竖向模态以及轨道系统竖向振动传递函数。
1 试验仪器
分布式24位采集仪、加速度传感器、声压传声器、试验力锤
2 钢轨模态测试
钢轨模态试验分别测试22米及1.2米无缝钢轨模态，试验设置及试验结果如下。
2.1 钢轨（22m）模态测试
2.1.1 钢轨（22m）模态测试方法
选择22米长钢轨进行测试，测点均布在每个轨枕上方及两个轨枕中间，如下图所示，图中红色三角代表轨枕。
图 1
测试分批进行，总计测试75个测点。测试长度内选择10个点作为参考点进行激励，使用力锤激励，水平向试验设置与竖直向相同，参考点力谱及响应谱如图2所示。
图 2
2.1.2 钢轨（22m）模态测试结果
各竖直向测点频响函数集总显示如图3所示。
图 3
得到频响函数主峰，对此频率进行模态分析，振型如图4所示。
图 4
图4中振型节点位于轨枕位置，图中左侧振型幅值明显大于右侧振型位置，分别选择位于枕跨中间位置的参考点及其附近位置测点的频响函数进行对比如图5至图9所示。
图 5
图 6
图 7
图 8
图 9
从图中对比可知，随着测点的右移，主峰位置逐渐改变，导致前面测得主峰处振型右侧与左侧不一致，图10为参考点1与参考点9的互异性，可以看出两点之间在主要频带有较好的互异性。
图 10
各横向测点频响函数集总显示如图11所示。
图 11
从图11中可以看出，钢轨横向频响函数主要峰值位置有三个，其模态振型如下图所示，其中最高频率的振型已超出本次试验设置所能描述的振型范围，因此该频率下振型仅供参考。
图 12
图 13
图 14
2.2 钢轨（1.2m）模态测试
2.2.1 钢轨（1.2m）模态测试方法
选择两个枕跨距离进行局部钢轨模态测试，将被测钢轨在纵向等分出几个截面，每截面测点布置位置及方向如图15所示，图中箭头所在位置为传感器布置位置，指向为传感器布置方向。
图 15
试验使用ICP加速度传感器分批测量，使用力锤进行激励，选择合适锤头及数个参考点，参考点测点的力谱及响应谱如图16所示。
图 16
2.2.2 钢轨（1.2米）模态测试结果
局部钢轨模态频响函数集总显示如图17所示。
图 17
从图17中可看出，频响函数主峰有5个，各主峰位置模态振型如图18至图21所示。
图 18
图 19
图 20
图 21
上图中3个频率下振型与22米钢轨模态振型一致。
以下内容待更新补充
3 扣件弹条模态测试
4 轨道板模态测试
5 轨道系统振动传递函数测试
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