乘客-车辆-桥梁耦合振动分析

为了更加准确地对乘车舒适性进行评价,建立了乘客-车辆-桥梁系统耦合振动分析模型,通过拉格朗日方程推导了系统的动力微分方程,Newmark积分进行迭代计算,采用Fortran语言编程进行求解,分别计算了桥梁、车辆及乘客的振动响应,并与通常的车辆-桥梁耦合振动模型计算结果进行对比。结果表明:是否考虑乘客模型对于桥梁的位移影响比较有限,但是对于车辆的振动状态会产生明显影响,且车辆与乘客的运动响应存在明显差异,因此采用车辆的振动响应对乘车舒适性进行评价的方法可能会过高地估计乘客的舒适性。     

中下承式拱桥吊杆应力冲击系数不均匀性研究

为研究中下承式拱桥在公路车辆作用下的吊杆冲击系数不均匀性问题,提出基于车桥耦合振动的公路桥梁动力响应分析方法。首先,将车辆简化为4个自由度的整车模型,根据D’Alembert原理推导了车辆振动方程,将桥梁离散为有限元模型,根据车辆与桥梁接触点处位移与力的协调条件耦合二者的振动方程;然后,采用Newmark-β算法,基于MATLAB语言编制了公路桥梁车桥耦合振动计算程序VBAP;最后,以某钢管混凝土拱桥为例,利用该方法与程序分析结构阻尼、桥上路面粗糙度、车重及车速对吊杆应力冲击系数的影响。     

在役大跨径曲弦桁梁桥车桥耦合振动分析EI北大核心CSCD

为研究在役曲弦桁梁桥的动力性能和车桥振动响应,基于考虑跳车脱空时段的车桥耦合振动分析方法,进行在役曲弦桁梁桥车桥耦合振动分析。以122 m跨径彩虹桥为计算示例,建立桥梁有限元模型,分析桥梁动力特性,并计算空间车队过桥动力响应,探讨车速、车辆数量、车队分布及路面不平度等因素对在役曲弦桁梁桥动力响应的影响。结果表明:桥面系竖向刚度相对较弱,桥面局部振动易被激发;桥面竖向振动及各动力响应随着汽车数量、布载车道数量增加而显著增大;桥梁下弦跨中位移冲击系数超过规范设计值,桥面振动程度较大;车辆中、后轮易发生跳车,路面等级越高,发生脱空次数越多,在路面等级良好状态下汽车也会出现跳车现象。     

铁路曲线连续梁桥车桥耦合振动研究

以某铁路曲线连续梁桥方案为例,讨论了大跨度铁路曲线梁桥的车桥耦合振动。在对曲线梁桥车桥耦合振动的分析中,建立了具有35个自由度的铁路车辆曲线通过模型动力方程和曲线梁的动力模型及其动力方程;应用了一种基于激励非线性振动的数值方法算法,并在WINDOWS9X／2000／XP工作环境下利用POWERSTATION和 VISUAL C 完成了计算程序的编制,取得了较好的计算结果。分析中将车辆和曲线连续梁桥分为两个由非线性轮轨接触力所联系的振动子系统,通过迭代法进行求解,轨道不平顺采用在给定轨道条件下的人工模拟不平顺,在分析过程中计入了不同车速对曲线通过的车辆及曲线连续梁桥振动的影响。     

含呼吸裂缝的桥梁振动响应与时频特性分析

本文对车桥耦合系统的动力响应进行时频特性分析。以欧拉梁模拟有损伤的桥梁,以两轴汽车模型模拟移动车辆,利用有限元法建立了有损伤桥梁结构在车辆作用下的运动方程。运用Newmark直接积分法计算出了车桥耦合系统的振动响应,分析了不同裂缝模型对桥梁动力响应的影响,并借助Hilbert-Huang变换获得损伤桥梁动力响应的时频谱和边际谱,结果表明由于呼吸裂缝的影响,桥梁动力响应将呈现出明显的谐波效应;进一步对比不同车流状况作用下桥梁动力响应的时频特性,车流会对桥梁呼吸裂缝的开合变化产生影响,随着车辆的数目增多,桥梁振动加剧,谐波能量也增大。     

车桥耦合系统的非线性动力分析

研究了车桥耦合系统的非线性动力特性。基于哈密尔顿能量原理和欧拉-贝努利梁假设,考虑梁的几何非线性影响,建立了移动振动车辆模型下桥梁的耦合非线性振动方程,应用伽辽金法和Runge-Kutta法对方程进行求解,算例中探讨了车辆质量、车速、桥梁阻尼和桥跨径等参数对车-桥耦合系统非线性振动性能的影响。     

车桥耦合振动分析的Haar小波方法

利用Haar小波方法对车桥系统耦合振动问题进行了求解，得到了随机路面不平顺作用下车辆行驶速度与车辆、桥梁振动水平的关系。通过与传统的Runge—Kutta法进行比较可以看出，Haar小波方法在车桥耦合动力响应计算方面，具有计算时间少、计算准确性高的优势。     

车辆通过钢箱梁桥伸缩缝的振动响应及减振

车辆在经过桥梁伸缩缝时的跳车问题已成为影响桥梁健康的重要病害之一。以简支钢箱梁桥为对象,在车桥耦合振动计算理论的基础上,通过修改伸缩缝处的路面条件来模拟伸缩缝的影响,并通过小波变换研究车辆经过伸缩缝时的时频域振动特性,并针对此类振动的桥梁减振效果进行分析。计算表明：由于伸缩缝的存在,明显加大了车辆对结构的冲击效应,且作用的响应以高频为主;伸缩缝处的特性、车速与车重对车辆经过伸缩缝产生的冲击响应都有显著的影响;梁端填筑混凝土法能有效的降低此类振动产生的冲击效应。     

车辆载荷下PE燃气管道的虚拟仿真技术及其动力响应分析

当前,城镇燃气管道受车辆碾压造成的事故时有发生,为分析车辆载荷下PE燃气管道的动力响应,借助虚拟样机系统仿真软件ADAMS并结合有限元分析软件研究车辆的运动载荷及受载埋地PE燃气管道的力学特征。建立车辆-路面-土体-管道模型,根据实测值对仿真结果进行了验证。基于虚拟样机系统仿真提取的车辆动态载荷谱,分析PE燃气管道的动力响应过程,并开展不同车重、不同车速下埋地PE燃气管道的动力响应规律研究。结果表明:管体所受的应力及其位移量随着车重的增大而增大;管体所受应力随着车速的增大而增大,而其位移量随着车速的增大而减小。     

基于斜拉桥索力监测的在线车速车重识别

为充分发挥监测系统的应有作用,实现大型桥梁车辆荷载识别,将桥梁动态称重(B-WIM)技术与健康监测系统(HMS)相结合,研究基于HMS的B-WIM的相关理论与方法。依托斜拉桥及其HMS实际工程,选取被监测的运营索力为观测参数,通过索力时程特征分析和神经网络方法识别车速和车重;首先采用小波和EMD分解方法对运营索力进行处理和解析,将索力的车辆响应分量与恒载、温度响应以及随机干扰部分分离,进而通过单索力车辆响应峰值锐度对车速预估,再通过多索力车辆响应峰值的匹配解算车速;然后,面向多索力响应构建车重识别的BP网络模型,基于相似公路车速车重联合分布模型构建车队样本进行车桥耦合分析,提取索力响应建立了2 916组数据样本用于网络的训练和检验,实现了较高精度的车重识别网络训练;最后,采用实际斜拉桥连续24 h索力监测数据,将上述车速车重识别方法在实际工程进行了应用和检验,共识别出车重50 kN以上的车辆463辆。通过对识别结果的统计分析表明,识别的车速、车重分布以及二者的联合分布较好的符合实际。斜拉索具有全桥空间广泛分布的特点,索力也是监测系统的必测响应并对车辆具有良好的敏感性,以索力为观测参数实现车重车速的识别是可行的,并该方法的数据处理与车辆识别过程易于实现在线和自动化。     

基于车体刚体与弹性合成的重型汽车平顺性分析

为了研究重型汽车的平顺性问题,运用两端自由等截面弹性梁理论,建立了车体刚体与弹性合成的4自由度1/2重型汽车振动模型。应用频域分析方法推导了基于前轮的系统频率响应特性和响应量的频率响应特性,确定了响应量的功率谱密度和均方根值。基于车体的刚体与弹性合成模型和刚性模型,采用Matlab开发了相应的重型汽车平顺性仿真程序。通过与刚体模型的平顺性仿真结果对比表明：车体的弹性对重型汽车的平顺性影响很大,在重型汽车的平顺性研究中不能忽略。          

京沪高速铁路南京长江大桥列车走行性分析

运用桥梁结构动力学与车辆动力学的研究方法,将车桥作为联合动力体系,建立了高速列车与大跨度斜拉桥的车桥耦合动力分析模型。以京沪高速铁路南京长江大桥3塔斜拉桥方案为例,分析了大跨度斜拉桥在ICE高速列车作用下的车桥动力响应特点;同时,基于合理的列车走行性评价指标,对高速列车通过大跨度斜拉桥时的走行安全性与舒适性进行了详细分析,初步探讨了大跨度斜拉桥用于高速铁路的可行性。     

基于扭转强迫振动风洞试验的矩形截面高层建筑三维风荷载研究

为了研究扭转振动对高层建筑三维气动力的影响,利用扭转强迫振动装置,通过多点测压风洞试验测试了三个矩形截面高层建筑模型在不同试验风速和不同扭转振幅情况的表面风压时程。进而讨论了结构顺风向、横风向和扭转向均方根风力系数及功率谱的变化规律,研究结果表明：结构顺风向、横风向和扭转向均方根风力系数均随着试验风速和扭转振幅的变化而变化;结构顺风向阻力系数随着扭转振动振幅的变化主要是由于结构顺风向气动力的变化引起,而其横风向和扭转向风力系数随着扭转振动的变化包含了气动力变化与结构气动弹性效应两部分。对于高层建筑来说,应考虑扭转振动引起的结构三维气动力的变化以及结构横风向和扭转向气弹效应。     

微磨削与超声振动复合加工技术研究现状与展望

微细切削技术是传统加工工艺向微观尺度的延伸,在微加工领域具有重要的作用,尤其适用于三维零件及微结构的加工。与其他微细切削技术相比,微细磨削技术具有加工零件棱边精度高、适于硬脆性材料加工等优势,但其存在加工效率低、磨削热量大、微砂轮易磨损等缺陷。已有研究表明,于机械加工辅加超声振动的复合加工技术可有效降低切削力、切削温度,增大脆性材料脆-塑转变临界切削深度,改善加工表面质量等。因而超声振动辅助微磨削技术被认为是一种可有效解决微磨削加工现存缺陷的技术。主要从微磨削技术研究现状、尺寸效应机理研究、脆性材料塑性域去除机理研究、超声振动切削实验研究、超声振动切削断续切削机理研究及微磨削动态有效磨刃密度建模研究六个方面,对微磨削技术及超声振动辅助切削技术相关领域研究进行综述,并探讨超声振动辅助微细磨削技术加工机理研究及未来发展需注重解决的问题。     

汽轮机非线性间隙气流激振力作用下含裂纹转子的振动特性研究

建立了在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下裂纹转子-轴承系统的动力学分析模型,并采用数值积分方法研究此类裂纹转子系统的分岔与混沌特性。利用Poincare截面和分岔图的变化分析汽轮机非线性间隙气流激振力和裂纹深度对系统振动响应特性的影响。分析结果表明：汽轮机非线性间隙气流激振力会使得系统的周期性运动状态提前,且混沌区域发生明显的减小;在浅裂纹时,汽轮机非线性间隙气流激振力对系统的响应起主导作用,且在超临界转速区域出现周期8运动;随着裂纹深度的增加,系统运动的混沌区域逐渐减小几乎消失,在超临界转速区域的逆周期运动演变为较长的周期3运动。研究结果可以作为含裂纹转子在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下耦合故障发生的典型特征,也可作为此类耦合故障诊断的依据。     

轴箱轴承缺陷状态下的高速车辆振动特性分析

采用SIMPACK动力学软件,建立了一高速车辆出现轴箱轴承早期缺陷的动力学计算模型,将轴承假设为只有外圈和内圈两者之间的相互作用,轴承中的滚子直接等效成若干个力元,分别考虑了轴承的内、外圈以及滚子表面早期缺陷对车辆垂向振动特性的影响。仿真结果表明：当轴承表面出现早期缺陷时,轴箱振动加速度显著增大,而构架的加速度变化不大;当内外圈以及滚子缺陷尺寸（缺陷宽度和深度）相等时,轴承外圈缺陷对轴箱的加速度幅值影响最大,轴承滚子缺陷对轴箱加速度幅值影响最小;随着早期缺陷宽度的增加,3种轴承缺陷下的轴箱加速度幅值均逐渐变大;轴承早期缺陷能够引起轴箱的高频振动,但对车辆的平稳性影响甚微。     

虚拟车内噪声响度场分布的声源识别分析与优化

针对传统声压级对车内噪声主观性考虑不足的缺陷,提出符合人双耳特性的虚拟车内噪声特征响度预测及声源识别方法。根据某重型商用车驾驶室内低频轰鸣声严重的问题,基于Zwicker响度模型,在matlab中建立频域的混响场特征响度计算模型。结合路试实验激励数据和驾驶室有限元声-固耦合模型,对驾驶室内噪声响度分布和响度结构板块贡献量进行计算,识别不同板材振动产生的辐射噪声分量对驾驶室内噪声品质频谱特性的影响。实验结果表明：相对于声压级,采用响度作为分析参数提高了驾驶室内噪声源识别精度,指导结构优化设计,改善车内声学品质具有更好的效果。     

电磁轴承振动传递特性研究

通过有限元方法建立转子的仿真模型,结合电磁轴承动态模型获得整个电磁轴承支承转子闭环系统状态方程。基于该状态空间模型,计算转子受外扰力作用时轴承处力传递率频域响应、在外冲击力作用下位移响应及动态力响应,以此考察电磁轴承的振动传递特性,并与滚珠轴承进行对比。计算结果表明,电磁轴承的刚度阻尼等支承特性与滚珠轴承显著不同,其力的传递率频域响应较平缓,无滚珠轴承支承时某些频率附近的突出峰值。在冲击力作用下电磁轴承支承时,转子位移及动态轴承力振动均能较快恢复稳定状态,振动传递明显减小。     

以疲劳评估为目标的大跨钢箱梁桥车桥耦合动力分析方法

以润扬长江公路大桥北汊斜拉桥为工程背景,基于有限元软件ANSYS和数值计算软件MATLAB研究了以疲劳评估为目标的大跨钢箱梁桥车桥耦合动力分析方法中的一系列技术问题,包括以疲劳分析为目标的车桥耦合振动模型的建模方法和动应力分析方法、基于车桥耦合动应力的桥梁疲劳状态评估方法、不同桥梁应力分析方法的比较,以及路面不平度对桥梁疲劳状态的影响。研究结果表明,以疲劳评估为目标的桥梁车桥耦合动力分析方法能够有效地应用于大跨钢箱梁桥的疲劳状态评估,满足结构局部疲劳损伤累积仿真计算的需要。通过分别对不同应力计算方法下以及不同路面不平度下的桥梁动应力响应的对比分析,表明车辆载荷对桥梁作用的影响是局部的,对局部的桥梁疲劳累积有显著影响,在桥梁疲劳状态评估中采用车桥耦合动力分析方法能得到更为准确的结果。