基于速差反馈的独立车轮曲线通过性能分析

为解决独立车轮在直线和大半径曲线上的自导向能力不足和耦合轮对在小半径曲线上通过能力有限的问题,从胎-地接触力学角度分析了汽车差速器差速原理,引出了机械差速器和等转矩分配差速策略应用于铁道车辆的适应性。根据车轮运动状态,理论推导了曲线半径分界点的存在。提出了一种独立车轮电差速控制方法,建立了独立车轮轻轨车辆的动力学模型和基于速差反馈的控制模型,并根据电机特性,选取控制系统关键参数。通过SIMAT联合仿真,分析了不同半径下独立车轮轻轨车辆的曲线通过性能。结果表明:通过小半径曲线时,差速轮对曲线通过性能较优,动力学行为类似于独立车轮;通过大半径曲线时,同速轮对曲线通过性能较优,自导向能力和动力学行为类似于耦合轮对;通过中等半径曲线时,两种控制方式的车轮曲线通过性能差距缩小,且存在交叉互换的曲线半径分界区,分界区位于500～600 m。     

不同场地类别减震性能曲线研究EI北大核心CSCD

根据不同场地类别建立减震性能曲线克服了地震波减震性能曲线存在差异的问题,对减震结构的简化设计与分析具有重要意义。在单质点体系简谐激励下,以位移减震率η_(d)与加速度减震率η_(a)解析表达式为基础,以特征周期为依据对大量地震波进行场地分类,并对所有不同场地类型地震波进行时程分析,作出可用于各类场地地震波的减震性能曲线,考虑了场地特征周期对减震性能曲线的影响,从而确定用于计算弹性时程下减震结构的位移与加速度减震率拟合公式;在此基础上又建立了考虑结构非线性状态减震性能曲线,曲线表明增加阻尼比虽然能降低结构的塑性率,但降低效果有限,且塑性率越大,增加阻尼比的减震效果越不明显。该研究扩展了减震性能曲线的应用范围,为减震结构的性能化设计提供了重要依据。     

弹性车轮地铁车辆过曲线性能分析

为研究弹性车轮地铁车辆曲线通过性能的影响,建立刚柔耦合地铁车辆系统动力学模型。以实验测得橡胶径向和轴向刚度,求得弹性模量,通过有限元模态分析,在软件UM中建立考虑弹性车轮为柔性和考虑标准车轮为柔性的刚柔耦合地铁车辆模型。研究弹性车轮柔性对地铁车辆动态曲线通过的安全性及平稳性,对比分析不同工况下考虑弹性车轮结构柔性的刚柔耦合地铁车辆模型和考虑标准车轮结构柔性的刚柔耦合地铁车辆模型动态曲线通过时的动力学响应。通过对脱轨系数、轮轴横向力、轮轨接触角、车体横向振动加速度、车体垂向振动加速度、垂向平稳性、横向平稳性和轴箱横向振动加速度对比分析,得出结论如下：弹性车轮地铁车辆模型的脱轨系数、轮轴横向力、轮轨接触角、轴箱横向振动加速度、车体垂向振动加速度和垂向平稳性较标准柔性车轮均有不同程度的降低。弹性车轮地铁车辆模型的轮重减载率、车体横向振动加速度和横向平稳性较标准柔性车轮均有不同程度的微幅上升。     

低温对ER8车轮钢力学性能的影响EI北大核心CSCD

对ER8车轮钢轮辋材料在-40℃、-20℃、0℃、25℃(室温)下,分别进行力学性能研究,利用激光共聚焦显微镜、场发射扫描电子显微镜对其组织和断口进行表征。结果表明:-40℃时,轮辋材料的抗拉强度和屈服强度分别提高了5.8%和7.1%,强度指标(抗拉强度和屈服强度)与温度几乎呈线性关系,塑性指标(延伸率与断面收缩率)均下降约2%;轮辋材料冲击韧性对温度非常敏感,随温度下降,其冲击韧性迅速降低,-40℃冲击功降幅达60%;轮辋材料-40℃时的疲劳寿命高于室温的疲劳寿命,-40℃时疲劳源和裂纹扩展区二次裂纹都较室温时的细小,室温时ac(疲劳裂纹临界尺寸)约为3.2 mm,-40℃时,ac约为4 mm。     

曲线几何参数对不同类型货车转向架轮轨动力作用的影响分析EI北大核心CSCD

27 t轴重的侧架交叉支撑转向架和副构架径向转向架是中国最近研制的两种重载货车转向架。为研究比较两转向架的曲线性能,分析曲线几何参数、轨道谱激励对不同类型转向架轮轨动力的影响特性,综合考虑转向架结构形式、技术参数和重载曲线轨道相关要求,建立重载货车⁃轨道耦合动力学模型和曲线参数化模型。结果表明,副构架径向转向架曲线性能在小半径曲线(≤800 m)线路上具有相对优势,曲线半径越小,优势越明显,但增大曲线半径和施加线路谱激励均会弱化其优势;两种转向架对外轨超高和缓和曲线长度变化的动力响应趋势基本一致,都在欠超高(0~15 mm)范围内轮轨综合响应较小;缓和曲线长度对两者均存在拐点,且拐点近乎相同,如当速度为80 km/h,曲线半径为800 m时,计算拐点都是约50 m,与TB 10627—2017《重载铁路设计规范》标准中规定的缓和曲线长度最小取值一致。     

考虑弹性的高速旋转轮对振动特性研究EI北大核心CSCD

轮对弹性变形和旋转振动对轮轨系统运行安全性影响需要从理论上进行深入研究。利用ANSYS有限元分析软件对轮对弹性化处理后,在SIMPACK多体动力学软件中建立了包含高速旋转弹性体轮对的车辆系统动力学模型。采用数值方法,得到了轮轴弹性弯曲变形量以及不同轨道不平顺激扰下轮对垂向振动加速度响应等。结果表明,考虑弹性和旋转振动后,轮对车轴发生弯曲变形效应明显且中部变形量最大,车辆运行速度对车轴弯曲变形量和轮轨附加动力有一定的影响,轮对垂向振动加速度频谱出现与旋转速度相关的频率特征。本文方法和结果对揭示轮对真实运动特征和研究高速轮轨安全性具有良好的指导意义。     

改性淀粉膜的制备及生物降解性能EI北大核心CSCD

以控制释放肥料为模型,采用膜失重率法、膜形态分析法和CO2产量测定法考察了不同成膜因素如取代度、铸膜液溶剂及铸膜液浓度对酯化改性淀粉膜生物降解性能的影响。结果表明,改性淀粉取代度越高,铸膜液溶剂挥发性越低,铸膜液浓度为16%时,膜土壤降解速率越小。30℃恒温时,初步优化的改性淀粉膜在土壤中30d失重率为20%,21d降解成CO2的比率为1.98%。改性淀粉膜在土壤中能降解且有较小降解速率,能够满足控制释放肥料对膜降解性的要求。     

基于多体动力学的道岔导曲线线型优化研究EI北大核心CSCD

为提升道岔侧向通过性能,结合道岔结构特点,提出通过降低侧股内轨导曲线的方式达到在道岔设置超高的目的。以42号道岔为例,设计了加设超高的三次缓和曲线-三次缓和曲线组合线型和加设超高的七次缓和曲线-七次缓和曲线组合线型两种新线型,建立了车辆-道岔动力学耦合模型,经过动力学计算,对比不同工况下的脱轨系数和轮轨横向力,发现在导曲线设置超高和使用高次曲线是有效的,较现有线型能提高车辆侧向过岔的安全性和过岔速度。在设计速度下新线型的脱轨系数极值与现有线型相比降低幅度为14.4%~20.0%,轮轨横向力极值降低幅度为14.5%~26.4%。     

含附体结构主被动隔振系统的性能分析EI北大核心CSCD

针对典型的多振动传递路径系统,建立了附加弹簧的双层主被动隔振系统模型,分析了刚性基础和弹性梁基础的情况下该系统的力传递率和能量传递特性,讨论了附体刚度、阻尼比、基础刚度等系统参数对隔振性能的影响,并分析了有源控制的作动器位置对系统隔振性能的影响,为含附体结构主被动隔振系统的设计提供了理论依据。     

求解超静定梁的分段独立一体化积分法EI北大核心CSCD

提出了一种求解复杂载荷作用下超静定梁弯曲变形问题的分段独立一体化积分法。分段独立一体化积分法首先将梁进行分段,独立建立具有4阶导数的挠曲线近似微分方程,然后分段独立积分4次,得到挠度的通解。根据边界条件和连续性条件,确定积分常数,得到剪力、弯矩、转角和挠度的解析函数,同时绘出剪力图、弯矩图、转角图和挠度图。工程实例表明,分段独立一体化积分法建立方程简单,计算编程程式化,利用计算机求解速度快,与有限元法相比其优点是可以得到精确的解析解。     

煤系高岭土光固化浆料的流变性能EI北大核心CSCD

基于光敏树脂体系制备煤系高岭土光固化浆料,采用流变仪对浆料的流变性能进行表征,研究分散剂和增塑剂加入量对浆料流变性能的影响。结果表明:油酸作为分散剂具有降低浆料黏度的效果,当油酸加入量为高岭土粉体的1%(质量分数)时浆料的黏度最小,在该条件下40%(体积分数)高岭土浆料的黏度为49.56 Pa·s。加入增塑剂PEG-300能够进一步降低浆料的黏度,浆料黏度随着增塑剂加入量的增加而减小,当增塑剂加入量为光敏树脂的20%(质量分数)时40%(体积分数)高岭土浆料的黏度下降为19.77 Pa·s,已经能较好地满足浆料涂布的要求。采用流变性能优化的浆料进行光固化成形,经过排胶、烧结后得到复杂形状的高岭土陶瓷件。     

具有非线性刚度边界的杆梁结构的动态特性分析EI北大核心CSCD

许多工程结构中存在着非线性边界,而非线性边界会对结构振动产生一定的影响。对非线性刚度弹簧固定的杆梁结构进行了动力学特性研究。对于杆结构,分别采用了行波法和分离变量法进行分析,并通过比较得到了两种方法之间的联系。对于梁结构,分别考虑了入射传递波和入射近场波,应用谐波平衡法得到了无量纲频率、位移、反射系数及相位等参数之间的关系。最后,应用相位闭合原理与分离变量法得到了杆和梁的骨架与频响曲线。为了验证理论计算的准确性与有效性,对杆梁模型进行了有限元数值仿真。结果表明,理论解与仿真解基本吻合。     

基于曲线通过性能的地铁车辆动刚度转臂节点参数优化EI北大核心CSCD

地铁线路小曲线段众多,造成了地铁车辆车轮磨耗严重。当一系转臂定位节点采用考虑频变特性的变刚度转臂定位节点时,可以有效提高车辆的曲线通过性能和稳定性。首先,建立基于变刚度转臂定位节点的地铁车辆动力学模型,并分析其相关频变特性。然后,通过采用Kriging surrogate model-particle swarm optimization(KSM-PSO)算法对于变刚度转臂定位节点参数进行优化,其中以车轮磨耗和车体横向平稳性为优化目标,进一步优化出适合地铁车辆的变刚度模型节点参数。结果表明:采用优化后的参数其临界速度为211.8 km/h,相对于定刚度模型临界速度增大4.1%,优化后节点参数进一步降低了脱轨系数和轮轴横向力。最后,分析优化后参数对于小曲线段车轮磨耗的影响,曲线外侧车轮磨耗减小31.4%,曲线内侧车轮磨耗较优化前减小22.4%。因此,优化后动刚度转臂节点参数能够提升地铁车辆曲线通过性能并减小车轮小曲线上的磨耗。     

不同改性白炭黑填充天然橡胶的流变性能EI北大核心CSCD

通过橡胶加工分析仪和毛细管流变仪分别研究了添加偶联剂KH560、Si69、NXT和不加偶联剂的白炭黑填充天然橡胶的填料网络结构,考察了不同偶联剂对白炭黑填充NR的流变形为的影响。结果表明,3种偶联剂均改善了白炭黑的表面特性,使白炭黑填料网络化程度减轻,储能模量和损耗模量变小,Payne效应大大减弱,改善了加工性能。其中偶联剂NXT的改性综合效果最佳。     

基于正交实验方法的蛇纹石润滑油添加剂摩擦学性能EI北大核心CSCD

采用正交实验方法,利用往复式滑动磨损试验机研究油酸改性天然蛇纹石超细粉体作为500SN润滑油添加剂的减摩抗磨性能,分析载荷、往复频率、摩擦时间和蛇纹石添加量4个因素对蛇纹石添加剂性能的影响规律。结果表明:蛇纹石矿物粉体能够明显提高润滑油的摩擦学性能,各因素对其减摩性能影响的主次顺序依次为添加量、往复频率、载荷和摩擦时间,对应的最优摩擦学条件组合为100 N,5 Hz,180 min,0.5%(质量分数,下同);对抗磨性能影响的主次顺序依次为载荷、添加量、往复频率和摩擦时间,最优条件组合为100 N,50 Hz,180 min,0.3%。蛇纹石矿物在摩擦表面形成的由多种氧化物、石墨和有机化合物等组成的复合摩擦反应膜是改善摩擦和磨损的关键。     

水下吸声夹芯复合材料的声学性能EI北大核心CSCD

基于水下目标消声覆盖层的承载和隐身一体化需求,通过分析水下消声材料吸声机理,设计了一种水下吸声夹芯复合材料。合理选择材料组分制备了芯材声学试样,测量了声速、复模量、损耗因子等声学参数;采用脉冲声管试验声学性能与理论计算结果一致;33mm厚聚氨酯改性环氧基微珠(PUEPM)配方试样声学性能要优于环氧基微珠吸声体(EPM),5KHz以上频段吸声系数达到0.7;样机消声水池试验表明,水背衬时夹芯吸声结构样机平均吸声系数大于0.5。     

基于浸入与不变原理的水轮机调节系统簇发振荡控制EI北大核心CSCD

针对水轮机调节系统簇发振荡的抑制问题,提出一种基于浸入与不变(immersion and invariance, I&I)原理的自适应反步滑模控制策略。首先,建立两时间尺度下的水轮机调节系统动力学模型,并分析系统的簇发振荡行为;其次,结合反步理论和基于趋近律的滑模原理设计控制器,同时,对水轮机调节系统在运行过程受到的外部扰动,引入I&I理论对扰动估计误差建立流形,通过自适应律的选取保持其吸引与不变,并采用Lyapunov稳定性理论对所提控制方法进行收敛性证明;最后,对上述控制策略进行仿真验证。结果表明,该方法能有效抑制系统的簇发振荡现象,且具有较好的扰动跟踪精度。     

两边连接暗支撑预制墙板抗震性能分析EI北大核心CSCD

提出了一种适用于多、高层装配式钢框架结构的两边连接暗支撑预制墙板。对6个2/3缩尺的暗支撑预制墙板试件进行低周往复循环水平剪力加载试验,分析了几种典型的破坏模型,并对不同试件的抗剪承载力、延性和耗能能力进行研究。试验结果表明:暗支撑预制墙板具有良好的延性和耗能能力,减小剪跨比、增大墙厚能有效提高预制墙板抗剪承载力,但其峰值位移会降低至原来的1/2;设置暗柱构能有效提高预制墙板抗剪承载力;试件的上部连接、T型件与暗支撑骨架下部焊缝为薄弱位置,应对其局部加强,上部连接宜采用长圆孔构造,防止螺栓剪切破坏。有限元参数化分析的结果表明:提高混凝土强度,对暗支撑预制墙板的峰值荷载影响较小,但采用C30以上混凝土能有效提高其屈服荷载;当钢支撑用钢量相同时,相较于增大截面厚度,增大截面宽度对墙板抗剪承载力提升的影响更为显著。     

基于高斯过程回归的桥梁多变量地震易损性分析EI北大核心CSCD

建立了一种基于高斯过程回归的多变量地震易损性分析方法,可以将易损性表达为由地震动强度指标和结构参数组成的矢量输入的多元函数,并以此为基础发展了均值易损性曲线与包络易损性曲线,能够定量分析所有不确定参数对易损性的影响。以一座三跨钢筋混凝土连续箱梁桥为例进行了分析与验证,结果表明:所提出的方法能够以数百次的动力分析达到与蒙特卡罗法(数十万次动力分析)相一致的精度;并识别了不同的地震强度指标对易损性的影响,发现任何单一的参数均会造成易损性的不精确(离散)呈现;对于该算例,结果显示平均谱加速度是一个用来生成最小离散度的均值与包络易损性曲线的最优指标。     

聚硼硅氧烷的合成及其流变性能EI北大核心CSCD

为了探究聚硼硅氧烷(PBDMSs)的物理交联网络结构对体系黏弹性的影响,将不同羟基含量的端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)分别与硼酸进行反应,制备不同硼化交联密度的PBDMSs,并对合成的PBDMSs的结构、热力学及流变性能进行表征。结果表明:制备的PBDMSs中含有Si—O—Si,Si—O—B,CH_(3)—Si—CH_(3)和B—O—B结构单元;PBDMSs具有优异的耐低温性能,其玻璃化转变温度随着原料PDMS中羟基含量的增加而升高,且当原料PDMS的羟基含量较低时(1%和2%,质量分数),生成物PBDMSs具有一定的结晶能力;PBDMSs具有频率敏感性的特征,并且具有良好的抗冲击能力、优异的阻尼耗散能力和出色的回弹性能,原料PDMS的羟基含量影响生成物PBDMSs的物理交联网络结构,进而对PBDMSs的动态模量有显著影响,实际应用时可根据需求改变PDMS的羟基含量来调节PBDMSs的黏弹性。