基于烦恼率的某泄洪闸闸墩振动舒适度评价

为定量评价水流诱发水工结构振动对人体产生的舒适度问题,对某泄洪闸闸墩进行原型振动测试,得到时域响应数据,通过构建其有限元模型并提取结构特性信息,基于反分析算法可求得泄洪闸闸墩有限元模型上任意节点的动位移均方根值,对变化得到的加速度均方根值频率计权并代入烦恼率模型计算所有节点烦恼率值,并绘制烦恼率云图,以评价结构整体的舒适度情况。结果表明:泄洪闸左右闸墩烦恼率的最大值均出现在闸墩的下游顶部,在考虑舒适性降低界限时的左闸墩烦恼率最大值为11.0%,右闸墩最大值为7.5%,其振动舒适度基本能够满足要求,同时也弥补了对于水工领域人体舒适度评价的空缺。     

“房桥合一”站厅结构振动舒适度烦恼率分析

为研究"房桥合一"结构体系在多种动力荷载作用下高架站厅结构的舒适度与传统振动规范的适用性,对某大型客站进行人群、列车荷载下的动力测试,通过现场调查研究了该振动水平下的旅客烦恼反应;基于不同荷载类型与结构跨度,利用已有的考虑了模糊性与随机性的烦恼率模型进行反推计算,建立适合于评价"房桥合一"结构烦恼率的舒适度量化指标.研究结果表明:部分区域振动水平未达到人体感知阀值,实际烦恼率为2%;部分区域振动强度超过70 d B,其理论烦恼率为50%,然而实际烦恼率仍为2%,传统舒适度评价标准并不能准确评价该类新型结构体系.烦恼率模型可以量化任意振动强度下的干扰反应率,给出高架站厅结构的振动限值介于75~90 d B,与ISO规范振动反应描述较为一致,弥补了现行规范关于大跨度"房桥合一"结构舒适度评价的缺失.     

工程结构振动舒适度的抗力模型

为分析振动建筑的适用性,结合烦恼率计算模型和振动舒适度标准,给出了适用于不同使用场合下普通建筑物的振动烦恼率曲线,通过拟合计算得到了烦恼率曲线近似服从对数正态分布的结论;并进一步从人数统计角度出发,讨论了随机振动强度下烦恼率期望值的计算方法,与传统结构可靠度计算方法进行比较表明,烦恼率期望值的计算与结构失效概率的计算完全等同,烦恼率期望值本身就是一种失效概率,因此,可以把烦恼率曲线看成一种新的抗力模型,从而可直接用结构可靠度的分析方法分析振动舒适度问题.     

下期论文摘要预登

工程结构振动舒适度的抗力模型宋志刚,金伟良(浙江大学土木工程学系,浙江杭州310 0 2 7)摘　要:为分析振动建筑的适用性,结合烦恼率计算模型和振动舒适度标准,给出了适用于不同使用场合下普通建筑物的振动烦恼率曲线,通过拟合计算得到了烦恼率曲线近似服从对数正态分布的结论;并进一步从人数统计角度出发,讨论了随机振动强度下烦恼率期望值的计算方法,与传统结构可靠度计算方法进行比较表明,烦恼率期望值的计算与结构失效概率的计算完全等同,烦恼率期望值本身就是一种失效概率,因此,可以把烦恼率曲线看成一种新的抗力模型,从而可直接用结构…     

基于烦恼率模型的爆破振动舒适性评价方法

随着水利、铁路、公路和城市建设等工程越来越多,邻近人群聚居区的爆破作业也越来越多,由爆破作业诱发的爆破地震效应导致的居民的抱怨、投诉和民事纠纷越来越多。爆破作业产生的振动会对临近建筑物的舒适性造成影响,由此引起居民的烦恼效应、惊扰效应和对建筑物破坏的担忧。利用建立在心理物理学方法上的烦恼率计算方法来定量评价爆破振动舒适度问题,针对目前实践中大多是开展爆破质点振动速度历程监测而非加速度监测,给出了一种基于爆破振动速度推求加速度的四点向前差分方法。根据人体对不同方向、不同频率范围和振动持续时间爆破振动的敏感程度不同,对振动加速度按不同方向进行频率计权与时间计权以获得计权均方根加速度,再计算3个方向的折算总计权均方根加速度并应用于烦恼率模型。结合某水电工程基坑爆破开挖工程,获得了39组爆破质点振动速度监测数据和舒适性调查数据。通过对比分析,39次试验中居民没有明显反应的场次有23场,对应最大烦恼率上限约为0.06;居民有反应的场次共有11次,对应烦恼率值范围约为0.077~0.164;居民出现激烈反应的场次共有5次,烦恼率值约为0.17~0.31。综合爆破振动的特点,建议以烦恼率不大于0.07作为设计爆破方案的依据和控制标准,可有效减少居民对爆破振动的抱怨和投诉。     

随机人群运动荷载作用下大跨度连廊的振动响应

基于社会力模型,研究了随机人群运动荷载作用下大跨连廊结构的振动舒适度问题。通过结合交通学领域、生物力学领域对人群运动特性及人体运动参数的统计分析,对随机人群运动进行仿真,得到不同密度工况下,任意行人在任意时刻的步速、落点位置等参数,建立随机人群荷载模型,计算不同工况密度下结构的加速度峰值。研究表明,加速度峰值与行人步速关系很大,随着行人密度增大,行人速度减小,结构加速度响应则先增大后减小。根据得到的结构加速度峰值与行人密度关系曲线,可以找出出现结构振动舒适度问题的行人密度区间。     

季节冻土区夏季轨道结构振动反应现场监测

为了研究季节冻土区在无冻土层时列车正常行驶引起的铁路轨道结构振动反应特征与衰减规律,针对哈尔滨-大庆铁路夏季振动反应进行了现场监测.合理定义振动反应加速度特征值,并结合加速度反应时程曲线对钢轨、轨枕、路基和场地振动反应特性取得定量认识,提出用负幂次函数等拟合路基振动反应衰减关系并给出拟合参数;获得列车行驶速度、车辆结构、重载等对钢轨、轨枕、路基的振动反应影响显著,无缝线路列车高速行驶过程中钢轨纵向振动不可忽视且值得深入研究等结论.     

地铁列车荷载的仿真模拟

地铁列车荷载模拟是进一步研究地铁振动的先决条件.针对轨道不平顺法在精度上的不足和车辆/轨道耦合模型在计算上的困难,建立列车荷载简化模型.在Simulink中仿真得到地铁列车荷载变化曲线,通过快速傅里叶变换分析列车荷载的频率成分,从而得到地铁列车荷载的模拟表达式.采用该分析方法所建的模型简单、计算速度快,同时也比不平顺法...     

地铁列车运行诱发地面邻近建筑振动的数值模拟研究

为研究城市地铁运行产生的振动波在地面邻近建筑物中的传播规律，以地铁沿线邻近建筑为研究对象，参数取值参考实际工程量值范围，建立地铁列车-轨道-隧道-地层-建筑物整体有限元数值模型，重点研究地面邻近建筑中同楼层和不同楼层间振动响应的传递分布规律和频谱特性。结果表明：地铁运行对建筑的振动激励以中低频1~50 Hz为主；房间面积越大，楼板自振频率位于激励荷载优势频段范围越多，越易引起楼板共振；楼板跨中点的振动强度通常大于边角点的振动强度，角点的振动会在低频段1.25~2.0 Hz超过楼板跨中点；随着楼层的升高，三向振动加速度响应均呈波动性变化。通过多工况的计算，分析了运行车速、隧道埋深和振中距对邻近地铁建筑物振动响应的影响规律。     

考虑冲击限制和响应下列车参考速度仿真模型

为提升地铁列车参考速度仿真模型的可靠性,对列车运行速度计算的影响因素进行分析,在常规列车参考速度仿真模型基础上建立一种改进模型.常规参考速度仿真模型通常将列车响应加速度直接等效为给列车的指令加速度,在改进模型中综合考虑了该过程中地铁列车牵引/制动系统对指令加速度的冲击率约束处理和响应加速度的动态实现过程.应用该模型对哈尔滨地铁列车的参考速度进行了仿真分析,并将常规模型、改进模型的计算结果与实测数据进行对比.结果表明:与常规模型相比,通过改进模型获得的参考速度计算结果与实测数据具有更高的吻合度.列车参考速度是自动驾驶系统跟踪控制的基本参数,在常规模型基础上考虑指令加速度冲击限制和响应过程可提高计算精度.     

汽车动力学分析及悬架子系统优化设计

为提高汽车的行驶平顺性及操纵稳定性,在进行整车动力学分析的基础上建立汽车悬架系统多目标优化模型,并提出一种基于改进遗传算法的悬架参数多目标优化方法.该方法改进了传统遗传算法中的种群个体选择机制,锦标赛选择过程由外部非支配集和原种群同时参与,可使多次迭代所得父代种群与子代种群中的最优个体均有机会被选取,保证了新种群的多样性.以某轻型客车为研究对象,选取车身侧倾角、横摆角速度及振动加速度作为优化指标,对悬架系统的弹簧刚度、减振器阻尼系数及稳定杆扭转刚度进行多目标优化.实车实验结果表明:与悬架优化前相比,汽车行驶过程中的车身侧倾角、横摆角速度及质心振动加速度分别下降了12.3%、6.4%和9.8%.所提出的基于改进遗传算法多目标优化策略可合理匹配悬架系统各参数,改善汽车的行驶平顺性及操纵稳定性.     

汽车八自由度模型动态仿真研究

汽车振动系统是一个非常复杂的系统. 为达到准确反映整车振动情况,基于一定假设,在Matlab软件中利用牛顿法建立某汽车八自由度振动模型. 分析整车动态时域响应特性,基于滤波白噪声和二阶Pade算法,建立四轮相关路面模型. 验证路面精确度,并将其作为激励输入整车振动模型,利用Newmark显式积分法进行求解,将各响应量时域信号转化为频域响应信号并与该振动系统的频域仿真对比. 结果证明该模型的可靠性好,求解速度快. 进一步研究车身质心位置、悬架刚度、轮胎刚度和悬架阻尼等因素对驾驶员与车身质心处舒适性的影响,并基于原车参数提出改善整车舒适性的建议.     

基于十自由度车辆模型的汽车平顺性分析

通过建立十自由度车辆动力学模型,对汽车平顺性进行分析.运用振动理论分析了车辆的传递函数和振动特性,并通过讨论选择了车身质心加速度、悬架动挠度、车轮相对动载荷、车身俯仰角加速度等参量作为平顺性评价标准.通过Matlab/Simulink对车辆振动特性进行仿真,讨论了轮胎刚度和动力总成悬置刚度对平顺性的影响.结果表明,两者的增加均导致汽车平顺性变差.通过仿真实例可见,该动力学模型可利用设计初期的车辆参数对汽车平顺性进行预测和评估,从而减少样车开发成本.     

车辆-人体系统振动的时域模拟及频谱分析

基于SY6480轻型客车建立了车辆 人体振动系统的12个自由度动力学模型。模型中引入了四轮相关路面激励和人体模型,以能量方程推导出系统的动力学方程,进而对系统的振动过程进行了时域模拟和试验验证。所得的模拟结果比传统的频域模拟结果更精确可靠。对车辆角振动和人体各部位的振动情况谱分析结果表明:车身的角振动能量大约为垂直振动能量的1/4,研究时不能忽略,人体垂直振动的固有频率为2.0～2.5Hz,可为车辆平顺性设计提供参考。     

新建隧道下穿运营公路引起的路面沉降控制基准

针对如何合理制定隧道建设引起的路面沉降控制基准的难题,以行车舒适性控制标准为出发点,同时考虑既有公路的不平整度和隧道建设引起的路面沉降槽形态特征,基于理论推导提出了一个较完整的解决方案. 首先,选择行车竖直方向上振动加速度为舒适性指标;其次,采用理想正弦函数加以刻画公路路面纵断面曲线,通过求导得到行车竖直方向振动加速度与既有公路的纵断面曲线特征参数的关系;再次,用Peck公式描述隧道建设引起的路面沉降槽形态特征,通过求导得到行车竖直方向上振动加速度与沉降槽形态参数的关系;然后,根据叠加原理可得到行车最大竖直方向上振动加速度的计算公式,该公式考虑了既有公路的不平整度和隧道建设引起的路面沉降的影响;最后,基于加速度值与人体主观感觉的关系,提出了路面沉降控制基准确定公式. 结果表明:行车舒适性与既有公路纵断面曲线的波长成正比,与振幅成反比;行车舒适性与路面沉降槽宽度系数成正比,与隧道中心线处路面最大沉降值成反比;行车舒适性与行车速度的平方成反比例. 通过适当降低行车速度是放宽沉降控制基准的有效方法.     

车体弹性对大客车平顺性的影响

本文运用计及车体弹性、具有60个自由度的“刚-弹”组合模型的计算机模拟结果,分析了车体弹性及发动机影响大客车平顺性的机理。研究结论可作为大客车平顺性分析及优化设计中设置约束条件参考。     

基于振动舒适度的建筑物楼板设计方法

振动舒适度问题是现代建筑结构中一个越来越值得被关注的问题．在考虑楼板安全性的基础上从人体舒适度的角度对楼板的设计方法进行了扩充．从影响楼板振动舒适度的若干因素如：楼板的厚度、长宽比、短边长度入手,以计权后的均方根加速度为评价指标,运用分析对比、数据拟合等方法,找出了满足振动舒适度要求的楼板的短边长度与楼板厚度的关系,并给出了简易计算公式、计算参数简便、计算结果与理论吻合程度高,可直接应用于工程设计实践中．     

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。     

双激励下轮毂电机悬置构型对电动车平顺性的影响

为解决轮毂电机引入电动汽车使车辆垂向负效应加剧的问题,研究路面激励和电机垂向激励耦合下轮毂电机悬置构型对车辆垂向性能的影响. 综合分析国内外电动汽车构型影响规律,比较两种分别以电机定子和电机整体悬置作为动态吸振器车辆构型的平顺性,搭建双重激励计算模型选择优选方案,以车辆平顺性指标均方根值最小为优化目标,应用NSGA-Ⅱ算法对优选方案中动态吸振器的橡胶衬套刚度和阻尼进行优化设计,得到满足要求的构型和匹配参数,并对优化后的车辆构型进行仿真验证. 研究结果表明:两种悬置方案都缓和了由于轮毂电机引入带来的负面效应,而对择优选出的电机整体悬置方案优化后可使车身加速度降低38.53%,轮胎动载荷下降7.94%. 仿真结果证明,针对路面和电机双重激励提出的优化构型及参数,改善了轮毂电机驱动电动汽车的垂向负效应,提高了车辆平顺性和安全性.