交通荷载作用下钢弹簧浮置板隔振道路设计参数研究

为降低城区道路汽车荷载对建筑结构的振动影响,设计一种新型钢弹簧浮置板隔振道路,对浮置板的动力学设计参数进行研究。在浮置板缩尺模型有限元试验验证的基础上,选取浮置板长度、厚度、弹簧刚度、弹簧支承间距4个参数及不同水平值,进行正交试验,建立81个样本的三维有限元模型。采用模态分析法,研究各参数对浮置板固有频率和振型的影响;实测交通荷载激励,分析激励作用下浮置板结构在时域和频域的响应,并通过Z振级和插入损失探讨浮置板结构各参数的减振效果。结果表明：各样本基频主要分布在4~10 Hz之间,基频直接影响钢弹簧浮置板的隔振性能;随着浮置板长度的减小、厚度的增大、弹簧刚度的减小、支承间距的增大,浮置板结构的隔振效果明显提高;交通荷载激励下,浮置板结构振动放大频段位于基频附近及14~18 Hz范围;VL_z振级在0~18 Hz范围内随频率增大而增大,之后随频率增大而降低,但未超过72 dB;对于0~40 Hz范围内的振动响应,样本最大减振量为40.6 dB,基频处放大量最大为17.4 dB。     

基于双层Euler-Bernoulli梁理论的浮置板轨道隔振研究

为减少城市交通系统运行所衍生的低频振动对人体和建筑物的影响,改善浮置板的动力特性,提高其对低频振动的隔振效果是目前亟待解决的问题.基于双层Euler-Bernoulli梁理论,给出了浮置板轨道结构在移动荷载作用下的耦合动力学分析模型.通过双重Fourier变换将浮置板轨道系统在空间-时间域函数的微分方程转化波数-频率域函数的代数方程,求解频散曲线,分析荷载移动速度对频散特性的影响.然后使用围道积分法进行Fourier逆变换,将波数-频率域内动挠曲线位移解转换为空间-时间域内的解,求得浮置板轨道系统传递到基础的力,评价不同参数变化时浮置板的隔振范围和隔振性能.结果表明当荷载移动速度到达临界速度时,浮置板系统变形将趋向或处于失稳状态;在本文给出的浮置板单位长度质量、板下支承刚度和支承阻尼参数建议值范围内,对改善浮置板低频隔振性能效果显著.     

地铁交叉渡线钢弹簧浮置板道岔施工技术

本文结合北京地铁3号线轨道交叉渡线钢弹簧浮置板道岔施工实践,概述了钢弹簧浮置板道岔施工的前期准备、过程控制、质量控制,提高钢弹簧浮置板道岔施工质量,规范钢弹簧浮置板道岔施工方法,并为类似工程提供参考.     

轨道结构对隧道衬砌及周围土体减振性能影响研究

厘清不同轨道结构下地铁管片及周围土体的动力响应特性,可为地铁轨道结构减振技术提供重要依据.开展大型物理模型试验,设计纯管片无道床、普通道床、橡胶浮置板道床3种不同的地铁隧道模型,采用实际地铁列车振动信号,基于傅里叶变换时频域的分析方法,以峰值加速度和频响函数的对数作为评价指标,分析不同隧道管片结构的及周围土体的动力响应变化规律.研究结果表明：列车荷载的频域区间内动力响应变化分为3个阶段：阶段Ⅰ(0～20 Hz)内轨道结构的频响函数与荷载频率成负相关;阶段Ⅱ(20～150 Hz)内的动力响应随荷载频率变化整体上升局部波动,分别在50 Hz和110 Hz的峰值处出现振动放大现象;阶段Ⅲ(150～250 Hz)上的动力响应与荷载频率成正相关.普通道床和橡胶浮置板道床在50～250 Hz的频段有良好的减振效果,而对低频的振动衰减作用较小.3种轨道结构管片同环上不同位置的动力响应随着距振源距离的增加而衰减,道床的存在会降低振动波在同环测点传播的衰减幅值;环与环之间的动力响应呈现出随振源的距离增加逐渐降低的趋势;道床结构和橡胶浮置板结构的存在改变了周围土层的动力响应的频响性质,在高频范围内出现振动...     

MATLAB在振动隔离中的应用

针对振动隔离中基础的非刚性问题，采用四端参数和机械阻抗方法，分析推导了基础为非刚性时隔振系统的响应比；并以基础为质量-弹簧-阻尼器的并联系统为例，利用MATLAB的仿真功能，对系统的响应比曲线进行模拟仿真，来分析系统参数对隔振效果的影响；提出了控制系统振动的简洁、快速的参数设计方法。     

EPR1750核电站汽轮发电机基础抗震性能研究

以国内首个EPR1750核电站汽轮发电机弹簧隔振基础为例,对弹簧隔振基础的抗震设防水准进行了分析探讨,建议基于性能设计要求,弹簧基础按基本烈度进行弹性设计;对隔振器采用金属弹簧器的弹簧隔振基础的结构阻尼比进行理论推导,继而对隔振器采用金属弹簧器+粘滞阻尼器的弹簧隔振基础的结构阻尼比进行理论分析,得出这2种由组合材料组成的弹簧基础的结构等效阻尼比求解方法;弹簧基础第4阶振型为局部竖向振动,结构阻尼比主要来自隔振器的贡献,数值与其余各阶振型差别较大.     

汽轮发电机组弹簧隔振基础模型动力特性试验

为了考察汽轮发电机组采用弹簧隔振基础的振动特性,基于模型模态试验方法进行试验研究,根据相似理论设计制作了田湾核电站3、4号机组(2×1 000 MW)汽轮发电机弹簧隔振基础的8∶1缩尺模型,采用激振法对模型的动力特性进行模态分析,得到基础模型的固有频率、振型、阻尼比等自振特性;通过以上测试结果进行强迫响应的振动分析,得到机组运行状态下的基础振动线位移结果.试验结果证明,通过弹簧隔振器的设计,使结构自振频率的分布在工作频率25 Hz附近比较稀疏,半速机采用弹簧基础优势明显;扰力点在启动过程中的最大振动线位移为23.19μm,在工作转速范围内的最大振动线位移为11.73μm,隔振效率平均为X向68.4%、Y向83.1%、Z向84.0%,均满足《动力机器基础设计规范》要求.     

基于惯容器的动力反共振隔振器隔振特性分析

基于一种新型惯性元件——惯容器,设计一种新型动力反共振隔振器,研究该隔振器的低频线谱隔振性能,为舰船动力设备的低频线谱隔振研究提供新思路和理论借鉴。考虑隔振基础的非刚性,建立了此种隔振器的动力学模型,分析了系统的动力学特性和振动传递特性,讨论了相关元件参数(弹簧刚度,阻尼系数,惯容值等)对隔振器隔振性能的影响。分析表明并联惯容器后可使隔振器的固有频率降低,使得隔振器具有更低的隔振频段;同时可形成一个反共振频率,当激振频率在该反共振频率附近时具有优良的隔振性能,从而实现良好的低频线谱隔振。     

大跨度楼盖结构自振频率与人致振动舒适度关系研究

对大跨度楼盖结构的竖向基频与其人致振动响应之间的关系进行了研究。首先基于单人共振模型,给出了楼板人致振动响应的近似计算方法。然后考虑人群荷载在板上均匀分布,得到了各种边界条件下楼板的竖向自振频率与人致振动响应之间的关系。并以长沙南站高架候车层49m大跨度楼盖结构为例,通过调整支撑桁架的高跨比,得到了不同自振频率下楼盖结构的人致振动响应,并给出了满足舒适度要求的楼板竖向自振基频的限值。结果表明:当楼盖结构的竖向自振频率大于3.3Hz时,其人致振动舒适度一般能满足要求;在楼板的人致振动分析中,可根据刚度等效的原则通过增加混凝土板厚来考虑楼板装饰面层等非结构构件对结构动力特性的影响。     

地铁列车引起的振动对城市敏感建筑结构的影响

以某相对地铁线路水平距离较近的市级文物保护敏感建筑为研究对象,设线路时速70km／h,分析地铁列车运行时产生的振动对该建筑结构的动力影响。针对整体道床和橡胶减振垫浮置板道床,建立车辆-轨道耦合模型,采用Newmark方法计算列车载荷;建立轨道-土层耦合模型,利用有限元方法分析地铁列车引起的振动在地表面的传播特性,并计算地铁列车振动对敏感建筑结构及周围环境的影响。研究结果表明:采用整体道床时,敏感点的垂向Z振级和敏感建筑结构的水平速度都大于标准值;采用橡胶减振垫浮置板道床时,敏感点的垂向Z振级和敏感建筑结构的水平速度都低于标准值;同时说明橡胶减振垫浮置板道床具有很好的减振效果。     

Prediction of vibrations from underground trains on Beijing metro line 15

The impact of vibrations due to underground trains on Beijing metro line 15 on sensitive equipment in the Institute of Microelectronics of Tsinghua University was discussed to propose a viable solution to mitigate the vibrations. Using the state-of-the-art three-dimensional coupled periodic finite element-boundary element (FE-BE) method, the dynamic track-tunnel-soil interaction model for metro line 15 was used to predict vibrations in the free field at a train speed of 80 km/h. Three types of tracks (direct fixation fasteners, floating slab track and floating ladder track) on the Beijing metro network were considered in the model. For each track, the acceleration response in the free field was obtained. The numerical results show that the influence of vibrations from underground trains on sensitive equipment depends on the track types. At frequencies above 10 Hz, the floating slab track with a natural frequency of 7 Hz can be effective to attenuate the vibrations.     

1780热连轧机机座系统的动力学分析

以1780热连轧机机组第五架轧机在轧制过程中发生振动为背景,建立其弹簧质量模型。利用AN—SYS软件对轧机机座系统进行动力学分析,计算出其各阶模态参数。第2,3,6阶主振型上下工作辊运动方向相反,第2阶主振型频率为124．62Hz,同三倍频振动特征有较好的吻合,易于形成轧制厚度波动。本文的研究可为轧机机座系统的动力学分析寻找出一条新思路。     

城市公路与高架路交通诱发建筑振动实测与分析

为了研究环境振动对建筑物的影响及其在结构中传播的规律性,对某市公路与高架路及其沿线建筑物进行了实测,并从加速度时程、频谱与振级多个方面进行分析可知:由城市公路、高架路引起的地面振动分别以5～25 Hz、5～45 Hz的低频振动为主,这种低频振动在土层中随着距离的增加而衰减,传入建筑结构中会随着楼层的增加而放大,并且会诱发建筑结构内部构件的高频振动;在多层建筑结构内部,竖向振动大于水平振动,水平垂桥向振动大于水平顺桥向振动.随着楼层的增加,振动不断放大,放大倍数与结构在该方向上的刚度有关.结构的受迫振动主要源于地表振动.     

预制式轨道板质量对钢轨和桥梁的振动影响

本文针对轨道交通和高速铁路中广泛采用的无砟轨道结构,对无砟轨道的轨道板结构的分析基础上,针对预制式轨道板结构的特点,建立了预制式轨道板结构的力学模型,即弹性支撑的刚体模型。通过对预制式轨道板结构质量变化对轨道和桥梁系统振动响应影响的分析,求得无砟轨道中预制式轨道板结构的质量对振动影响的规律,提出了无砟轨道结构减振设计的优化方案。     

Experimental study on durability fracture behavior and vibration modal sweep for vehicle rear axle

In order to study the fatigue fracture behavior of the rear axle of certain China-made car, the strain loading spectrum near the rear axle fracture location is collected, the modified Neuber rule and the cyclic stress-strain hysteresis loop curve equation are used to convert the nominal strain history into the local stress-strain response. The impact of mean stress on fatigue damage is corrected according to the Manson-Coffin model, and programming calculation of the fatigue damage of the fracture crack is conducted in the INFIELD software, the electromagnetic vibrators are used to sweep the vibration modal frequencies of the rear axle and car body. The enhancement test and frequency sweep results show that the rear axle fatigue damage mainly concentrates on the washboard road, and when the forced vibration excitation frequency is 24.07Hz, the vibration modal frequency of the rear axle is close to the excitation frequency of the washboard road, leading to resonance and making the rear axle subjected to large strain and fatigue damage, and then vibration fatigue fracture due to high stress concentration.     

车辆-钢轨-钢弹簧浮置板道床耦合系统振动特性分析

根据分析动力学原理,建立了列车-轨道结构耦合系统模型。采用ANSYS软件对系统进行了模态分析和谐响应分析,得到了系统的固有频率和振型。根据振动理论得到了地基反力和力传递率幅频特性曲线。以Sperling指标为依据,对乘车舒适度进行了评价分析。进一步研究了不同钢弹簧刚度和阻尼情况下,乘车舒适度和地基反力的变化规律。结果表明:钢弹簧刚度越大,乘车舒适性越好,传至地基的反力越大;钢弹簧阻尼越大,乘车舒适性越好,传至地基的反力也越小。     

基于ADAMS的商用车驾驶室悬置系统的振动模态和传递特性

针对一款全浮式商用车驾驶室悬置系统,通过ADAMS软件的交互式建模方法,建立了悬置系统的多体动力学模型。分别通过振动模态和传递特性两种方法对模型进行仿真分析,较全面地获得了驾驶室悬置系统的振动特性。通过相应的试验对仿真结果进行了验证,证明了模型具有足够的精度,可以用来分析评价驾驶室悬置系统的隔振性能。     

空间CCD相机动力学环境模拟研究

为了改进空间CCD相机的结构设计性能,应用CAE技术对空间CCD相机进行模态分析、频率响应分析等动力学特性研究。分析计算表明空间CCD相机的自然频率足够高,一阶模态达到180Hz以上,保证了空间CCD相机在外界动态载荷低频振动作用下的动力学响应。有限元分析结果为空间CCD相机的结构设计提供了必要的指导。