小半径曲线段钢轨短波波磨的影响因素分析

钢轨短波波磨主要出现在地铁小半径曲线路段上,波长范围一般为20mm～100mm,是铁路行业面临的一个比较普遍的问题。通过锤击法对某地铁曲线段线路的GJ-32扣件、先锋扣件与科隆蛋扣件进行了垂向、横向频率响应特性测试,同时利用CAT波磨测试仪测试了曲线段的波磨情况,对小半径曲线段钢轨短波波磨进行研究。通过现场调查和试验测试得出如下结论：（1）、先锋扣件轨道结构形式下钢轨的横向551Hz“pinned-pinned”共振频率是导致小半径曲线段波长为20mm左右的钢轨短波波磨的一个重要原因;（2）、小半径曲线路段上不同扣件结构形式下钢轨的垂向弯曲共振不是曲线段出现波磨的主要原因。     

地铁波磨对轮轨动力特性影响及其安全阈值分析EI北大核心CSCD

现场测试某地铁线路普通道床地段钢轨波磨和钢轨振动加速度,建立了地铁车辆-轨道耦合动力学模型,分析了不同特征钢轨波磨对轮轨系统动力特性的影响,提出了指导钢轨打磨控制波磨的波深安全阈值。结果表明:钢轨波磨主要发生在小半径曲线地段圆曲线内轨,主波长200~250 mm,最大波深约0.8 mm,直线地段出现短波波磨,主波长40 mm,最大波深约0.1 mm;波磨主要波长与轨道结构振动主频对应;钢轨波磨激励导致轨道结构振动较大,轮轨系统动力响应剧烈,尤其是70 mm以下的短波波磨;轮轨垂向力呈周期性波动,波动周期与波磨波长相同,周期内1/4波长处轮轨冲击振动达到峰值;钢轨波磨对轮轨系统动力响应的影响随着波长减小、波深增大而加剧;现有规程中指导钢轨打磨的波磨安全限值适用于长波波磨,对于波长30、40、50、60 mm的短波波磨,运营速度80 km/h情况下,建议波深安全阈值为0.08、0.11、0.12、0.21 mm,波深超出安全阈值后应及时打磨。     

地铁波磨对轮轨动力特性影响及其安全阈值分析

现场测试某地铁线路普通道床地段钢轨波磨和钢轨振动加速度,建立了地铁车辆-轨道耦合动力学模型,分析了不同特征钢轨波磨对轮轨系统动力特性的影响,提出了指导钢轨打磨控制波磨的波深安全阈值.结果 表明:钢轨波磨主要发生在小半径曲线地段网曲线内轨,主波长200 ～ 250 mm,最大波深约0.8mm,直线地段出现短波波磨,主波长...     

轮轨耦合系统横向动态响应特性对钢轨波浪磨耗的影响

研究国内某地铁采用科隆蛋扣件小半径曲线段出现严重波磨的原因。在现场调查测试阶段,利用Bi-CAT波磨测试仪获取该区段波磨的基本特征,通过锤击试验法对轨道进行频率响应特性测试;在实验室试验与计算机仿真阶段,通过ANSYS软件建立列车轮对与轨道的耦合三维实体有限元模型,并结合列车轮对模态测试结果,分析轮对的横向模态特征与轮轨系统横向频响特征以及钢轨波磨特征频率之间的关系。通过现场调查测试与计算机仿真得出如下结论:轮轨耦合条件下200 Hz至400 Hz轮对横向模态特征导致的钢轨横向振动是该区段63 mm和40 mm波长波磨形成的原因之一。     

小半径曲线地段钢轨波磨对于地面振动影响的测试分析#br#

针对地铁小半径曲线地段钢轨波磨对于地面环境振动的影响，选取某地铁普通整体道床小半径曲线钢轨有波磨与无波磨地段车辆通过时的隧道内及地面振动状况进行测试，同时测量有波磨地段与无波磨地段钢轨波磨实际状况。从频域角度对数据分析整理，研究结果表明：钢轨波磨对于隧道内及地面振动存在显著增大作用；列车通过引起的振动在钢轨-轨道板-隧道壁-地面的传播过程中逐渐降低，并且高频振动的下降速度大于低频振动；短波波磨对于钢轨振动的影响较为剧烈，而长波波磨对地面环境振动影响较大。     

小半径曲线地段钢轨波磨对于地面振动影响的测试分析#br#

针对地铁小半径曲线地段钢轨波磨对于地面环境振动的影响,选取某地铁普通整体道床小半径曲线钢轨有波磨与无波磨地段车辆通过时的隧道内及地面振动状况进行测试,同时测量有波磨地段与无波磨地段钢轨波磨实际状况。从频域角度对数据分析整理,研究结果表明：钢轨波磨对于隧道内及地面振动存在显著增大作用;列车通过引起的振动在钢轨-轨道板-隧道壁-地面的传播过程中逐渐降低,并且高频振动的下降速度大于低频振动;短波波磨对于钢轨振动的影响较为剧烈,而长波波磨对地面环境振动影响较大。     

基于实测数据的环线地铁钢轨波磨特征分析

介绍钢轨波磨现行的主要分类方法和评价标准。以某环线地铁为例,对全线不同线路条件和轨道类型的钢轨波磨进行检测,按照轨道类型、曲线半径、线路型式以及曲线高、低轨来对比分析钢轨波磨的典型特征;使用BS EN ISO 3095标准对钢轨波磨进行量化评价。结果表明,该线路波磨分布最广的为普通扣件轨道,300 m～400 m半径曲线轨道,缓和曲线以及低轨。钢轨波磨出现频次最高的为钢弹簧浮置板轨道,200 m～300 m半径曲线轨道,圆曲线和低轨。各种轨道类型上都存在25 mm～50 mm波长波磨,400 m半径曲线轨道上的波磨波长分布最广,圆曲线和缓和曲线上波磨波长分布特征基本相同。     

地铁小半径曲线段新型护轨的钢轨振动及磨耗研究

为了进一步系统地研究新型护轨在小半径曲线段的减振、防磨效果,考虑新型护轨结构特点及其与车轮、钢轨之间相互作用,建立曲线段轮轨接触模型,并分析其受力特性。以某地铁小半径曲线安装护轨段为研究基础,对安装新型护轨和没有安装护轨的近似线路进行不同速度的在线测试、锤击试验及波磨测试,通过对比试验得到:安装有护轨的线路,钢轨的垂向振动加速度级降低了2.2 d B、横向振动减小了3.1 d B。当列车速度从40 km/h提高到55 km/h,有/无护轨的钢轨振动加速度级都逐渐增大,但有护轨的横向振动可降低3.4 d B;有护轨线路的在波长约50mm的波磨明显减低。新型护轨减振效果通过轨道不连续支撑特征频率理论得到进一步验证。理论分析和测试结果表明,安装新型防脱护轨在抑制钢轨振动和减缓钢轨波磨增长等方面起到很好的效果。     

高弹扣件轨道车轮间振动波的反射对钢轨短波长波磨的影响

地铁线路使用高弹扣件的直、曲线段均出现严重的短波长钢轨波磨(25 mm^30 mm)。针对该问题,在时域建立多车轮板式轨道系统模型研究了车轮间钢轨振动波反射而引起的垂向动态轮轨作用力。轮轨之间非线性的滚动接触等效为二维接触模型,其中纵向滑移区内的磨损与切应力引起的摩擦功成比例。综合瞬时轮轨动力学、接触力学和轮轨的长期磨损,对单、多轮轨作用下高弹扣件地铁线路以及普通扣件线路中钢轨波磨的进化过程分别进行仿真,通过对比结果表明使用高弹扣件地铁线路钢轨短波长波磨异常增长主要原因是钢轨振动波在临近车轮间的反射使得垂向动态接触力剧烈波动而加速轮轨间的不均匀磨损。最后,调频钢轨吸振器(TRD)引入系统模型并分析了其对这类短波长波磨的抑制作用,仿真结果表明TRD可以有效缓解车轮间的振动波反射以及相关的短波长波磨的异常增长。     

短轨枕区间钢轨波磨的现场测试和数值研究

基于轮轨摩擦自激振动导致钢轨波磨的观点,综合采用现场测试和数值仿真的方法共同研究了短轨枕整体道床支撑小半径曲线轨道上的钢轨波磨。在现场测试中,测试了车辆通过该区段时的振动信号。在数值仿真中,建立了短轨枕整体道床支撑小半径曲线轨道上导向轮对的弹性振动模型。综合采用瞬时动态分析和复特征值分析计算了轮对通过该路段时的动态响应和不稳定振动模态。现场测试和数值仿真结果的一致进一步证明了在小半径曲线轨道上,轮轨间的饱和蠕滑力能够导致轮轨系统发生摩擦自激振动,从而产生钢轨波磨。同时,当轮对通过相应测点时,可以发现其垂向振动加速度具有明显波动,这意味着摩擦自激振动的产生。并且,在里轨表面垂向振动加速度的振幅明显大于在外轨表面垂向振动加速度的振幅。因此,由摩擦自激振动导致的钢轨波磨主要发生在里轨上,且通过数值仿真预测得到摩擦自激振动导致波磨的波长与现场实测结果近乎一致。     

基于解析模态分解和希尔伯特变换的模态参数辨识新方法

针对航天器结构低频、密频的模态参数辨识问题,提出一种将解析模态分解(AMD)与希尔伯特变换(HT)相结合的模态辨识方法(AMD+HT),根据结构上任意一点的脉冲响应信号,对系统结构的频率和模态阻尼比进行参数识别。以箱型卫星模型为例,分别对固定状态下卫星帆板和卫星整体结构的低阶模态进行模态辨识,并与LMS数据采集系统分析结果和ANSYS有限元仿真结果对比,验证了该方法对低频、密频结构模态辨识的正确性和优越性。     

Design and analysis of the composite lattice frame of a spacecraft solar array

A novel design of the composite structural lattice frame for the spacecraft solar arrays is presented in the paper. The frame is composed of two flat lattice composite plates assembled into the three-dimensional panel using frame-like connectors. Design, fabrication, modelling and modal analysis of the panel solar arrays based on the proposed technology are discussed. The lattice panels are modelled as three-dimensional frame structures composed of beam elements subjected to the tension/compression, bending and torsion using the specialised finite-element model generator/design modeller. Results of the calculations of the frequencies and vibration forms for the lattice panels with various types of supports imitating the ways the panels can be attached to the spacecraft body, deployment must, and adjacent solar panels are presented and discussed. The lattice frame design for maximum fundamental frequency is performed subject to constraints imposed on the geometrical parameters of the solar panel.     

密频系统模态参数辨识及其振动控制的研究进展

由于结构越来越复杂（如典型的大型柔性空间结构、准对称结构等）,系统的自由度不仅大大增加,还存在频率集聚现象。针对密频系统的模态参数辨识及其振动控制问题,从密频模态的判定准则,密频系统的模态分析方法、模态参数辨识方法,密频系统的可控性和可观性、模态截断准则以及密频系统振动控制律的设计等几个方面进行了较为全面的总结和回顾,对其中的辨识方法及判定准则作了比较。最后给出了密频系统的模态参数辨识及其振动控制中目前难以解决的问题,并指出这些方法将在卫星太阳能帆板、直升机旋翼、涡轮发动机叶片等存在密集模态的结构方面有着广阔的应用前景。     

挠性航天器姿态机动控制的主动振动抑制

针对喷嘴作为执行机构的挠性航天器大角度姿态机动时帆板的振动抑制问题,提出了伪速率(PSR)调制式喷气控制和基于压电陶瓷(PZT)材料的主动振动控制技术相结合的复合控制方法。首先,基于Lyapunov方法设计PD反馈控制器保证姿态的渐近稳定和模态振动的衰减性;为了减少喷嘴的非线性开关控制激起的挠性结构振动,采用PSR的准线性调制技术使喷嘴产生所需要的控制力矩的脉冲序列,从而在完成大角度姿态机动的同时抑制振动幅值较大的挠性模态的振动;通过设计正位置反馈(PPF)补偿器以增加结构的阻尼来进一步抑制挠性结构残余振动。最后,将该方法应用于航天器大角度rest-to-rest(静止到静止)姿态机动的仿真研究,结果表明:该方法不仅能够使航天器完成对姿态的机动,而且能够抑制帆板的挠性振动。     

How Does Asymmetry of Solar Panels Influence Constructive Component of Microacceleration Field of Inner Environment of Space Laboratory

The following asymmetries of spacecraft solar panels are considered: mass, linear and asymmetry of points connecting big elastic elements to the spacecraft body. Micro-accelerations are shown to increase when asymmetries of the above mentioned types appear. Conclusions about the importance of geometrical symmetries for successful gravity-sensitive experiments or technological processes on board space laboratories are discussed.     

Static and Fatigue Behaviour of Hexagonal Honeycomb Cores under In-plane Shear Loads

Due to their high specific strength and high specific stiffness properties the use of honeycomb panels is particularly attractive in spacecraft structures. However, the harsh environment produced during the launch of a satellite can subject the honeycomb cores of these sandwich structures to severe quasi-static and dynamic loads, potentially leading to static or early fatigue failures. Knowledge of the static and fatigue behavior of these honeycomb cores is thus a key requirement when considering their use in spacecraft structural applications. This paper presents the findings of an experimental test campaign carried out to investigate the static and fatigue behaviors of aluminum hexagonal honeycomb cores subject to in-plane shear loads. The investigation involved carrying out both static and fatigue tests using the single block shear test method. These results are also discussed in relation to the observed damage and failure modes which have been reported for the statically tested specimens and for the fatigue tested specimens at various stages of fatigue life. As well as conducting tests for the more conventional principal cell orientations (L and W), results are also presented for tests carried out at intermediate orientations to investigate the variation of core shear strength with loading orientation. The results are further investigated using explicit non-linear finite element analysis to model the buckling failure mechanisms of the tested cores.     

航天器太阳帆板伸展过程最优控制的粒子群优化算法

讨论航天器太阳帆板伸展过程中航天器姿态运动的最优控制问题。利用多体动力学方法导出带太阳帆板航天器姿态运动方程。在系统角动量为零的情况下,带太阳帆板航天器系统的姿态运动控制问题可转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。在非完整运动规划中引入粒子群优化算法,通过控制太阳帆板伸展运动可同时获得航天器姿态的期望位形。数值仿真表明,该方法对太阳帆板伸展过程中航天器主体姿态控制是有效的。     

足尺钢框架中连续板格火灾实验研究

利用自制火灾试验炉及相关试验装置对足尺钢框架中6块(23)连续板格的受火行为进行了试验研究。简要介绍了整体结构模型、试验炉设计与试验方案情况,描述了相关试验现象及破坏特征,并对炉温、板格沿截面的温度梯度以及板格平面外与平面内位移、梁截面的温度梯度及竖向挠度等试验数据进行了分析。相关结论如下:升温阶段受火板格沿截面存在着显著的温度梯度并在降温阶段存在温度滞后现象;受火钢梁截面在升温阶段初期存在较大的温度梯度,在降温阶段趋于一致,并由于周边约束未发生断裂或局部屈曲,对比标准受火试验,抗火性能显著增强;不同位置的板格由于约束程度的差别,在火灾中的变形性能也不同;由于受火钢梁的反拱效应,受火板格的部分挠度曲线存在平稳段;对比相关文献结果,发现板格的裂缝特征与其受火强度和边界约束密切相关,与周围钢梁是否受火关系不大。     

The stabilisation system

The attitude stabilisation ofAryabhata was accomplished by spinning it about its axis of maximum moment of inertia. The spin stabilisation ensures satisfactory thermal control, uniform power generation through the body mounted solar panels and the scan capability for the scientific payloads. To bring down the nutation of the spinning spacecraft to a value well within the specified limits, a fluidin-tube damper was also provided. The design philosophy, specifications, details and the dynamics of such a system are presented in this paper along with the qualification and performance evaluation tests of the components and subsystems. Also, the in-orbit performance of the stabisation system is discussed.