针对高速列车车体低阶模态频率提升过程中，传统灵敏度分析方法存在的设计变量繁多和难以识别出优先改进部件的难题，提出了一种新颖的车体模态频率贡献度评估与结构改进方法。重点分析了铝合金车体板件厚度与模态频率的灵敏度关系，并在此基础上提出了部件模态贡献度概念，推导和建立了描述部件模态频率灵敏度与贡献度的数学模型。通过对动车组车体中各铝型材的贡献度进行计算，详细分析了车顶、侧墙、底架等六大部件对前3阶模态频率的影响。该方法具有广泛的适用性，可推广应用于其他领域的结构模态改进。
1)车顶在前3阶模态中贡献度最高，尤其是1阶模态，其贡献度接近其他大部件总和，凸显了其在提升1阶模态频率中的关键作用。2阶和3阶模态贡献度依次为车顶、底架、侧墙和底架边梁。端墙和牵枕缓对2阶和3阶模态影响较小，可忽略。
2)铝型材2、3、4(连接车顶与侧墙)及型材9、10(连接侧墙与底架)对前3阶模态频率有显著影响，表明这些连接部位的结构对车体模态至关重要。型材1、5、12由于位置较平直，影响较小。
3)2阶和3阶模态频率对型材内外板厚度灵敏度较高，而对内部筋板灵敏度较低，部分甚至为负。因此，通过加厚关键型材的内外板并适当减少内部筋板厚度，可在控制重量的同时提升模态频率。
4)端墙和牵枕缓部位对模态频率影响微小，其设计变量在2阶和3阶模态中为负灵敏度。在满足强度要求下，减少这些部位的板件厚度有助于减轻重量并提升1阶垂弯模态频率。
5)部件模态贡献度和模态频率对设计变量灵敏度的分析，揭示了部件对车体模态的全局影响和板件结构参数的具体影响。结合这2项指标，本研究成功将车体1阶垂弯模态频率从9.5 Hz提升至10.2 Hz，优于传统单变量灵敏度设计方法，验证了所提方法在结构改进和设计效率方面的优越性。
通信作者：张军，博士，大连交通大学机车车辆工程学院教授，主要从事结构优化设计及噪声控制等方面的研究工作。邮箱：zhj@djtu.edu.cn。
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