随着高铁近年来在国内的成功发展,其已成为中国一张重要的明信片。“复兴号”动车组的成功运营表明中国高铁技术已从初期的引进、消化、吸收阶段,进入到完全掌握并可进行再创新的高速发展阶段。车体是刚度最小的动车组主体结构,轻量化水平要求最高,而且作为乘客的直接载体,其振动水平和疲劳强度一直是动车组技术的研究重点。高速动车组实际运营中,在大部分运行区域和运行时间内均能保持较优的运行品质,但偶然情况下也会出现异常振动问题,严重影响着运行品质和结构可靠性。如何建立准确的动车组车体仿真模型进行问题再现,并提出有效的解决措施是现阶段研究的核心内容。本文针对服役环境下的动车组车体振动和疲劳问题展开研究。主要开展了以下工作:(1)开展动车组车体服役环境下的线路运行模态试验,识别车体模态参数,研究了整备状态动车组车体建模方法;基于粒子群优化算法,编制了有限元模型修正程序,给出了一种整备状态下动车组车体有限元模型修正方法,确保整备状态动车组车体仿真模型具备准确的模态信息。(2)利用修正后的动车组车体模型,研究了激发车体发生共振的条件,提出了车体共振判定因子概念。建立了动车组刚柔耦合系统动力学模型,基于线路实测车轮和钢轨外形数据,再现线路上发生的车体异常抖动问题,分析异常抖动的原因。基于此,开展了抑制动车组车体弹性振动的具体措施研究,并对动车组车体模态匹配设计原则进行了研究。(3)研究了一种适合动车组车体的振动疲劳动应力计算方法,推导多载荷输入条件下考虑载荷相位的振动疲劳应力计算公式,并得到了试验数据的验证。车体动应力仿真方法中将载荷分为低频和高频两部分,分别采用准静态方法和模态叠加法进行应力求解。基于有限元商业软件,利用模态叠加法计算载荷应力频响函数,频响函数考虑实部和虚部。利用建立的动车组刚柔耦合系统动力学模型,仿真了不同轮轨匹配下车体输入载荷。通过编制应力计算程序,利用推导的动应力计算方法对动车组车体振动疲劳进行仿真,获取多载荷输入条件下车体结构振动疲劳动应力时间历程,并根据应力仿真结果进行车体振动强度进行评估。