高速列车复合材料地板振动性能分析

为分析不同复合材料高速列车地板减振性能的差异,对其进行力学性能测试,分别采用多层叠混合模型及单层模型计算复合结构材料的等效参数并验证.建立包含内装地板的高速列车车体有限元模型;基于实车线路测试结果,以车体底架振动加速度信号作为地板瞬态响应激励,计算复合地板材料结构的瞬态振动响应及振动传递率,得到不同复合材料地板的振动特性.研究结果表明：桦木芯材优于桤木芯材;外层面板厚度的增加使得地板的减振性能增强,但过大会导致减振性能下降;不锈钢面板比铝合金面板地板结构固有频率低且质量较大,不利于车体轻量化设计.     

复合负泊松比蜂窝超结构板低频减振特性研究

为实现低频宽带减振,将星型蜂窝与内凹六边形蜂窝组合,形成复合负泊松比蜂窝结构.利用多物理场软件COMSOL Multiphysics通过施加Floquet周期性边界条件获得了复合蜂窝元胞的色散曲线,并计算有限周期结构的传输特性,验证色散曲线中带隙的存在.设计并制备了复合蜂窝超结构板样件,通过试验分析其弹性波激励下的响应,验证有限元分析结果.以低频宽带为目标,利用遗传算法对结构参数进行优化,在1000~2000Hz打开了多条宽频带隙,可以为带隙设计提供有益指导.最后,将地铁实车测试获取的地板振动频谱作为激励,对超结构的减振性能进行了仿真测试,结果表明,复合蜂窝超结构板能够有效衰减列车地板1000~2000Hz的振动峰值.     

带飞行因子的粒子群算法的铝蜂窝夹层板模型修正

蜂窝板结构具有较高的比强度、比刚度和良好的隔热隔振、耐冲击等优点,在航空航天领域得到了广泛应用。根据等效板理论将蜂窝夹层板等效为壳单元,以试验测得的前五阶模态频率为基础,用带飞行因子的粒子群算法对其材料等效密度和刚度参数进行模型修正,修正后模型计算频率与试验值误差较原误差有了明显减小,与标准粒子群算法相比,带飞行因子粒子群算法修正后的模型能更好地逼近原结构,模型质量有了改善。证实了带飞行因子粒子群算法在模型修正过程中的可行性和有效性。     

70%低地板轻轨车车内噪声分析和降噪优化

针对城市轨道交通振动噪声问题突显、制造平稳低噪的城市轨道列车的需求较大的问题,研究70%低地板轻轨车车内噪声.建立无内装70%低地板轻轨车体有限元模型及其声学计算模型;以车体板件频率响应的位移振动结果作为声学激励,在车内布置ISO标准场点,获得车内噪声分析结果.将声压峰值处的频率作为目标频率,分析该频率处各低场点的板件贡献量,并确定目标板件;针对目标板件的振动,制定简便易行的降噪优化方案;对比降噪前后的车内声压值,归纳出一套可行的无内装70%低地板轻轨车体降噪方法.     

多夹心层蜂窝板动力学特性分析与仿真

蜂窝夹层板广泛的应用在航空航天领域，蜂窝夹层板的动力学特性分析是一重要的课题。由于蜂窝板是一种结构型材料，无法直接给定其物理参数，因此该文首先研究了蜂窝板的三明治等效模型，应用该等效模型对蜂窝板夹芯进等效计算，得到了等效物理参数。利用这些参数建立了多夹心层蜂窝板的有限元模型，完成了不同算例在不同边界条件下的振动仿真，得到了各阶模态频率和振型的可视化仿真结果。将仿真结果与解析解对比说明，等效模型是合理的，且能很方便地处理多夹心层蜂窝板，可进一步推广至其他多夹心层蜂窝板结构的分析当中。     

底部导流板形式对高速列车气动阻力的影响

为减小高速列车运行时的气动阻力,设计直式、斜式、内圆弧式和外圆弧式等4种转向架前后底部导流板的高速列车模型.通过风洞试验验证数值模拟方法的有效性,采用数值计算分析底部导流板对列车气动阻力和底部流场的影响.结果表明：不同形式底部导流板的列车总阻力相差可达20%,其中头车气动阻力因数极差值最大为0.062.导流板影响列车底部气流速度和转向架区域压力分布,其导流作用使得转向架区域气动阻力和转向架的阻力同时改变.转向架前后导流板的导流效果越好,转向架区域的气动阻力越小;同时,气流冲击使得转向架上的滞止压力增大;在二者的共同作用下高速列车的总阻力存在一个较小值.底部采用直式导流板对降低全车气动阻力的效果最好.     

悬臂式蜂窝夹层板的非线性动力学建模及分析

蜂窝夹层结构因其良好的力学特性,在众多工程领域具有非常广泛的应用.本文建立了悬臂边界条件下,蜂窝夹层板的动力学模型并研究其非线性动力学行为.选取文献中更加接近实体有限元解的等效弹性参数公式对蜂窝芯层进行等效简化,得到六角形蜂窝芯的等效弹性参数.基于Reddy高阶剪切变形理论,应用Hamilton原理建立悬臂式蜂窝夹层板在受到面内激励和横向激励联合作用下的偏微分运动方程.然后利用Galerkin方法得到两自由度非自治常微分形式运动方程.在此基础上,通过对悬臂式蜂窝夹层板进行数值模拟分析系统的非线性动力学.结果表明面内激励和横向激励对系统的动力学特性有着重要影响,在不同激励作用下系统会出现周期运动、概周期运动以及混沌运动等复杂的非线性动力学响应.     

基于等效模态阻尼的复合隔振系统振动计算方法

基于线性黏弹性假设,将应变能阻尼理论推广到复合隔振系统的等效模态阻尼计算中,运用Python和Abaqus编制相应的计算程序,该程序可考虑材料阻尼的频变特性。以多种材料组成的船舶双层复合隔振系统为算例,计算其等效模态阻尼和隔振器等效阻尼系数。分别采用直接积分法和模态叠加法计算系统振动响应,对比设备、筏架、船底壳的振动加速度响应,验证基于等效模态阻尼的模态叠加法的准确性。结果表明,该方法可以准确计算复杂组合模型的模态阻尼,算例的振动响应计算结果一致性较好,用模态叠加法可以大幅提高复合隔振系统稳态振动响应的计算效率。     

舰船概念设计中振动预报方法

以带有双层隔振装置的舰船模型为对象,利用MSC Nastran的有限元分析方法以及试验手段,对其隔振性能进行研究.将船体与双层隔振装置作为一个系统,建立三维有限元振动分析模型;以降低船体结构振动能量为目标,对发动机激励作用下的双层隔振装置与船体的振动特性进行分析;通过有限元分析方法和试验两方面的研究与对比,为舰船的减振降噪的初期概念设计提供快速预报方法.     

半主动悬挂系统模糊控制系统设计研究

阐述了我国高速列车横向悬挂采用半主动悬挂控制横向振动问题的必要性.介绍了高速列车横向半主动悬挂控制所采用的模糊控制方法,并进行了模糊控制系统的设计.     

MEMS石英振梁高增益谐振电路的设计与分析

介绍了一种基于新型高阻抗QVBA的高增益谐振电路设计和谐振电路的分析测试实验。利用阻抗分析仪4294A测得石英振梁的等效参数,对石英振梁的电气特性进行分析,发现高阻抗石英振梁起振比普通晶振需要更高增益。基于双门振荡电路,利用运算放大器在开环系统中具有无限增益的理论,提高谐振电路的驱动能力。同时采用谐波抑制网络,指出谐波抑制网络可以抑制无用的频率避免传感器输出信号出现泛音频率,并提高谐振电路的稳频速度。考虑电噪声对输出波形质量的影响,在电路的输入部分采用滤波电容,并在电路的输出部分采用反向器整形,使电路输出标准的方波信号。最后利用安捷伦DSO5012A型号示波器和频率计对高增益谐振电路和石英振梁组成的谐振系统进行测试,测试结果表明本文设计的谐振电路与石英振梁组成的谐振系统可以输出标准的方波信号,输出频率精度达到10-5 kHz,在振动稳定以后频率变化小于0.1 Hz,无泛音频率出现,对研究高精度MEMS加速度计传感器具有重要意义。     

柔性轮对结构振动对车辆动力学性能的影响

为研究轮对柔性对车辆动力学的影响,建立高速列车轮对的有限元模型,对轮对进行自由模态分析.通过模态综合法获取柔性轮对模态信息,应用多体系统动力学理论建立柔性轮对-刚性轨道接触力学模型;建立包含高速旋转柔性轮对的车辆-轨道耦合动力学模型,研究高速列车在直线和曲线通过时轮对结构振动对车辆动力学性能的影响.结果表明:轮对的结构振动对轮轨接触点位置、蠕滑率、蠕滑力和脱轨因数等均产生较明显的影响,但是对轮重减载率影响较小,因此应采用更加精确的柔性轮轨耦合模型研究轮轨相互作用、轮轨滚动接触疲劳和轮轨噪声等.     

基于神经网络的蜂窝夹芯等效弹性参数的预测

针对Gibson公式计算蜂窝夹芯面内等效弹性参数的不足,通过考虑蜂窝夹芯宏观尺度对等效弹性参数的影响,利用贝叶斯正则化神经网络,并结合正交试验和有限元方法,建立了4个主要影响因素与蜂窝夹芯等效弹性参数之间非线性映射关系的神经网络模型,采用BP神经网络成功实现了对蜂窝夹芯等效弹性参数的预测.对于无限宽度蜂窝夹芯,仿真结果与Gibson公式计算结果一致,而对于有限宽度蜂窝夹芯,通过与铝质蜂窝夹芯压缩实验结果进行比较,采用神经网络方法得到的结果与实测结果吻合更好,证实了该方法的有效性和准确性.     

水下爆炸冲击平台数值仿真设计研究

为研制水下爆炸冲击平台,初步设计平台隔振系统和两种船体结构,运用有限元分析软件ABAQUS,对安装隔振系统前后平台在爆炸载荷作用下的冲击响应进行计算分析,预估平台抗冲隔振效果。采用声固耦合方法,考虑空化效应和材料应变率的影响。仿真结果表明,在水下爆炸载荷作用下,采用加强的船体结构,平台船体底部的塑性变形显著减小,平台的垂向加速度峰值衰减率超过95%。经海上爆炸试验验证,数值仿真结果与试验值吻合良好,仿真设计方法合理。