列车垂向振动的半主动随机隔振研究

依据拉格郎日方程,建立了六自由度铁路客车半主动隔振系统的垂向振动模型;应用MATLAB软件编制了“铁路客车被动、半主动随机隔振分析”仿真系统,对铁路客车随机隔振进行计算机仿真。计算在不同的输入参数下,车辆的时域响应和位移与加速度响应方差,讨论了弹簧刚度、阻尼、车速等对隔振性能的影响。应用非线性随机振动理论对比分析了铁道客车的被动、半主动随机隔振的隔振效果,对铁道客车半主动随机隔振系统进行了参数优化。结果表明：半主动悬架的隔振性能比被动悬架有显著提高,在设计半主动悬架隔振系统时,可以在许可范围内适当增大阻尼、减小弹簧刚度,以达到最佳的隔振效果。     

轨道接头压陷激励下轮轨垂向振动分析

本文基于车辆－轨道耦合大系统的思想，将钢轨简化为弹性点支承有限长的欧拉梁、轮轨接触关系采用弹簧接触，建立了轮轨动力学模型。对车轮匀速行驶过程中，在轨道接头压陷激励下轮轨相互作用产生垂向振动响应作了分析。并得出车速、轨头压陷波深对振动的影响。     

水下航行体垂向弯曲振动声辐射特性

垂向弯曲振动是水下航行体总振动的常见模式,控制弯曲振动是水下航行体设计中重要的一环。考虑声-结构耦合,基于FEM/BEM理论建立航行体弯曲振动声辐射分析的基本方程,计算水下航行体垂向弯曲振动固有频率和振动响应,研究弯曲振动引起的辐射声场特性;并以振动评价基准中的速度限制线作为激励,讨论航行体弯曲振动声辐射。结果表明：航行体垂向弯曲振动会产生较大的辐射噪声,1阶和2阶振动对总振动引起的辐射噪声贡献较大;欲降低低频线谱,须降低振动响应幅值;在结构振动控制设计中,不仅要从结构振动烈度的角度控制弯曲振动响应幅值,还应考虑结构声学性能,从控制弯曲振动引起的声辐射角度出发,补充提出设计指标。     

基于船舶推进系统特性船体艉部结构垂向振动试验

船舶推进系统与船体结构的耦合技术是目前船舶研究的重要方向,需要在基本理论、试验方法和研究手段等各个方面进行跨学科的创新性深入研究。根据船舶推进系统的主要激励形式,确定船体艉部结构垂向振动分析的关键频率,通过关键频率对船体艉部结构垂向振动与船舶推进系统特性进行关联性分析,同时也分析油膜涡动对船体艉部结构垂向振动的影响程度,为船舶推进系统振动传递规律和油膜涡动理论方面研究提供一些有意义的结论和参考。     

基于微分几何的非完整移动操作臂解耦控制

针对在非完整移动操作臂(NMM)系统协调控制中传统解耦线性化方法所带来的局部线性化及近似线性化等问题,采用微分几何方法,通过适当的微分同胚和非线性反馈实现NMM系统多输入多输出非线性解耦控制,将多变量、强耦合、非线性的复杂系统精确转换为线性解耦系统.由NMM系统的状态方程建立其仿射非线性系统模型,并进行解耦条件验证,通...     

中高频大振幅垂向振动下的坐姿人体7自由度建模及实验

建立合适的人体振动模型,预测人体在不同振动环境下的动力学响应和各部位振动的传递性,能够对建筑和交通工具内部的振动控制起到指导作用。到目前为止,大多数垂直振动下的人体多自由度模型都是针对较低频率(20Hz)和较小幅度(1.5 ms-2)的振动环境,未必适用于较高频率(20 Hz)和较大幅度(1.5 ms-2)的垂向振动环境。为了准确地预测坐姿人体对中高频、大振幅垂向振动的动力学响应,建立垂向振动下坐姿人体的7自由度修正模型,并通过实验测试25名志愿者在4种不同加速度幅值(1.0 m/s2、1.5 m/s2、2.0 m/s2、2.5 m/s2)的宽带随机(2~100 Hz)垂向振动下的视在质量。实验结果表明,相比ISO标准规定的3自由度模型,所提出的7自由度修正模型能较准确地预测坐姿人体对大振幅垂向振动的动力学响应。     

车辆—轨道耦合系统垂横模型及其验证

本文根据车辆－轨道耦合动力学原理,建立车辆－轨道垂横耦合模型,并进行全面的验证：首先与国际著名软件NUCARS进行对比;其次与车辆－轨道垂向耦合模型得到的车辆和轨道系统垂向随机响应对比;然后与鹰厦线小半径曲线试验结果对比;最后与货物列车的线路试验结果对比。对比结果有力地验证了车辆－轨道耦合系统垂横模型及其求解方法的正确性和合理性,为车辆－轨道耦合系统垂横模型的广泛应用奠定了基础。     

中低速磁浮轨道结构垂向振动传递特性研究

为研究中低速磁浮轨道结构的垂向振动传递特性,基于室内试验与振动理论,建立轨道结构频域分析模型,以结构垂向导纳,位移与力的垂向传递率为评价指标分析了结构的垂向振动传递特性。探究了扣件垂向刚度、扣件垂向阻尼、轨枕支承间距、F轨顶面厚度以及轨枕翼缘厚度对于结构垂向振动传递特性的影响。研究表明：中低速磁浮轨道结构的垂向振动可分为低频整体振动与高频局部振动两个阶段,且结构整体振动时力与位移的垂向传递率较高;F轨沿结构纵向上的垂向位移导纳变化并非随着与激励点距离的增大而减小,而是与结构在不同频率下的振型有关;扣件垂向阻尼增大对力与位移的垂向传递均有抑制作用,其中对于力的垂向传递抑制更加明显;扣件垂向刚度、轨枕支承间距、F轨顶面厚度以及轨枕翼缘厚度都会使结构局部刚度发生改变,从而影响力与位移垂向传递的峰值与频率。     

用有限元法分析胶囊对空气弹簧垂向特性的影响

利用非线性有限元方法,研究由多层复合材料组成的空气弹簧的垂向刚度特性,分析大变形的几何非线性、空腔内空气的状态非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性,得到了空气弹簧垂向刚度非线性特性的精确描述,并讨论了橡胶囊各参数对空气弹簧垂向特性的影响.     

基于冲击重构技术的车辆—轨道耦合系统垂向振动分析

为能通过分析垂向振动信号准确捕获列车与轨道的故障特征信息,提出基于冲击重构技术的垂向振动分析方法。该方法以基于多传感器网络的列车振动数据采集为基础,通过对采集的多传感器信息进行信号预处理、信息对齐平移、能量增强叠加等信息融合处理以完成对振动数据中冲击成分信息空域重构,再经时频分析处理提取各种故障特征信息,并用实例证明该方法能有效识别出列车与轨道引起的各种周期、非周期冲击。     

动力传动系统扭转振动的分析及控制

 随着国内汽车企业对车辆质量要求的升级,噪声振动的控制技术备受重视,来自系统设计相关的噪声振动需要靠实车测试及计算机模拟的配合来解决。动力传动系统的扭转共振就是一个这样的噪声振动问题,利用系统化步骤解决这个问题的优点是它适用于各种类型的车辆,仿真模拟是解决这个问题的核心技术。首先根据发动机到车桥整个动力系各单元部件的转动惯量、扭转刚度及阻尼来建振动力学模型,然后分析系统的自然频率、模态及频响,进行数模的开发过程与测试对比,这种方法对车辆性能优化问题非常有效。     

车辆悬挂功率反馈主动控制算法

以提高车辆减振性能为目的,提出一种基于降低悬挂系统传递至车体平均功率的功率反馈主动控制算法。以某轮式车辆四分之一车辆二自由度悬挂系统模型为研究对象,基于时域和频域相结合的方法对算法性能进行分析和评价,并分析权重系数取值对算法性能的影响。结果表明:功率反馈控制算法能够显著改善车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性,提高车辆减振性能。     

用混沌参数甄别车辆悬架振动信号的周期性

悬架-车轮系统隔振参数选择的正确与否取决于系统振动信号周期性的好坏,而单纯用肉眼无法有效判别振动信号周期性的差别。用Grassberger-Procaccia（G-P）算法和小数据量法合理选择嵌入维数、延迟时间和序列平均周期等重要参数,并且在对数曲线图中准确划定无标度区,以得到比较客观的关联维数和最大Lyapunov指数。结果表明：采用关联维和最大Lyapunov指数作为判据,可以对悬架-车轮系统振动信号作周期性甄别,从而更准确地评价汽车悬架隔振性能。     

正弦扫频及随机激励颗粒阻尼器减振效果比较

用多组颗粒阻尼器对航天器上某工程结构进行减振实验研究,并用两种指标（共振峰处传递函数和测点与激振台加速度均方根之比）分别评价了正弦扫频和随机激励作用下颗粒阻尼器减振效果,发现采用正弦扫频、随机激励两种激励条件时,得出的减振效果有明显差异。为此,对差异机理进行了研究、分析。结果表明：颗粒阻尼器作为一种强非线性的被动阻尼器,其减振效果的评价不宜基于某种特定的激励条件和采用单一的评价指标,而应根据具体的使用环境选择合适的激励条件和评价指标。     

跳车冲击过程中的桥梁动态位移响应分析

以1/4简构车辆和含阻尼简支梁桥为对象,建立可描述跳车冲击过程的车桥耦合振动分析模型。采用Newmark-β积分法获得车桥耦合系统振动响应的数值解。在不同高度、不同跳车位置以及不同车速等工况下,重点讨论跳车冲击过程中桥梁竖向动态位移响应的表现特征。数值分析表明:在文中考虑的跳车冲击工况下,桥梁竖向动态位移存在显著差异;不同跳车高度对动态位移峰值影响很小;不同跳车位置时的竖向动态位移表现各有不同,靠近跨中处,在桥梁前半跨发生跳车冲击对桥梁竖向动态位移值的影响明显大于后半跨,远离跨中处,桥梁前半跨动态位移值与后半跨相近,且最大竖向动态位移表现出滞后特征;不同车速对桥梁竖向位移值影响不同。     

传动轴2阶激励下的车体低频抖动分析与控制

传动系采用普通十字轴万向节连接的双段式传动轴时,车体在低档位急加速过程出现传动轴2阶激励下的低频抖动。根据普通十字轴万向节附加弯矩理论,推导双段式传动轴附加弯矩计算公式。通过分析抖动阶次特征、传动系与车体振动频率对应关系、传动系模态,揭示急加速整车低频抖动的产生机理,表明万向节产生的附加弯矩为该抖动的激励源。通过理论分析和实车调教试验研究中间传动轴节叉相位、传动轴扭矩、万向节夹角、传动轴中间支撑刚度对低频抖动影响,为解决低频抖动问题提出有效的优化措施。某车低档位急加速低频抖动严重,选用合理的优化措施后,低频抖动在空、满载工况下都达到了目标值。     

任意随机激励下结构随机振动分析的一种数值方法

应用复化Cotes数值积分方法改进精细积分方法,建立一种新的高效的精细积分方法：C-PTSIM,并基于有限元理论讨论了此方法在任意随机激励下线性结构随机动力响应的应用。采用复化Cotes积分方法计算结构动力响应状态方程一般解的积分项,推导出随机激励下结构动力响应的显式表达式,利用一阶矩和二阶矩运算规律计算结构响应的均值和方差。C-PTSIM方法避免了精细积分过程中系数矩阵求逆问题,有效改善了精细积分在时间步长内载荷线性化假设带来的误差,在不改变时间步长时采用高次数复化积分时获得与更精细步长时同样精度的结果,表明该方法对时间步长的弱敏感性,并能节省大量的计算时间。基于此方法给出结构随机振动响应分析算例,并与其他方法对比,说明了该方法的高效率和高精度。     

基于传动系扭振分析的整车噪声研究与性能优化

以某四驱皮卡车的传动系作为研究对象,通过对该传动系进行理论分析、仿真计算以及试验验证这三方面的研究,得到了该传动系统准确的扭转动态特性。将仿真结果与工程实际经验相结合,明确了整车传动系导致轰鸣声以及齿轮敲击声这两个问题的改进方向。最后,通过调整离合器刚度同时增加传动轴动力吸振器的方法,通过试验验证,证明所采用的优化方法有效。     

窄带随机激励下的结构动力学拓扑优化设计

基于模态截断法和一些近似处理,导出了一套窄带随机均方动响应及其灵敏度公式,再根据工程实际要求,研究了静载荷和窄带随机载荷作用下结构的动力学拓扑优化设计方法和算法,提供的算例显示了本方法的合理性和有效性。     

基于典型路况车身加速度提取及其影响因素分析

通过搭建载荷谱测试采集系统,按试验规范采集了4台不同载荷的试验车载荷谱,并准确提取多种强化路面的车身加速度信号。由此在时域内计算各试验车在多种强化路上的加速度均方根,得到强化路与普通路均方根的相对值。根据车轮-车身双质量振动模型分析汽车行驶速度、路面、车身载荷对车身加速度均方根值的影响,结合实际采集数据进行统计分析。结果表明,加速度均方根和相对值受强化路面影响较大,在一定的范围内取值,并与车速约成0.009线性相关,与载荷负相关,随载荷的增加变小,低载时变化不明显,载荷增加趋势明显。这一结论可为汽车性能评价和使用载荷的选取提供依据。