固定谐振荷载作用下曲线轨道动力响应特性研究EI北大核心CSCD

将曲线轨道视为周期性离散支撑结构,根据周期性结构的振动特性,通过引入移动荷载作用下曲线轨道梁的数学模态以及广义波数,得出曲线轨道梁频域响应的级数表达,进而求解固定谐振荷载作用下曲线轨道梁平面外弯扭耦合振动的响应特性。通过计算不同频率固定谐振荷载作用下曲线轨梁的动力响应,可以求得曲线轨梁垂向位移频响特性。对单层离散点支撑轨道模型进行计算分析可知:曲线轨道梁一阶自振频率受扣件支点垂向支撑刚度、垂向支撑阻尼系数、扣件支点间距变化影响较大,扣件支点垂向支撑刚度增加时轨梁一阶自振频率提高,垂向支撑阻尼系数增加时轨梁一阶自振频率略有减少,扣件支点间距减小时轨梁一阶自振频率提高;扣件支点间距对曲线轨梁频响特性具有显著的影响,跨中处一阶pinned-pinned共振峰幅值及支点处反共振峰幅值随支点间距的增加而变大;曲线半径对地铁轨道轨梁垂向位移频响特性几乎没有影响。     

小半径曲线段钢轨打磨方案比选及动力特性研究

小半径曲线段钢轨廓形质量对轮轨接触关系及钢轨使用寿命有着关键影响。为探究个性化打磨对小半径曲线段磨耗廓形的轮轨接触改善及延长钢轨使用寿命效果,选取沪昆普速铁路小半径曲线段两组磨耗钢轨进行打磨方案研究;基于现场实测数据及病害分析,与消除表面病害为目的的修复性打磨方案作比较,对钢轨进行个性化打磨廓形设计;跟踪观测钢轨表面状态,结合GQI(grinding quality index)及轮轨接触分析,建立车辆-轨道动力学模型计算打磨方案对轮轨动力特性的影响,综合评价打磨效果;结果表明：修复性打磨仅对钢轨表面病害进行处理,并未实际改善轮轨关系,廓形保持能力不佳,后续动力学指标评价也无明显改善;相比之下,个性化打磨廓形保持能力更佳,GQI指数明显提升,轮轨关系改善显著,提高了车辆曲线通过能力;动力学方面,个性化打磨方案的轮轨横、纵向蠕滑率和磨耗指数分别降低60.45%,33.95%和24.13%,有效缓解了轮轨间的磨耗,延长了钢轨使用寿命与打磨周期;车体横向、垂向加速度和脱轨系数分别降低19.69%,30.74%和26.11%,列车运行平稳性得到良好改善,提高了列车运行安全性。由此可见,个性化打...     

调频式钢轨阻尼器对剪切型减振器轨道动力特性的影响

为了探讨采用调频式钢轨阻尼器(TRD)整治剪切型减振器轨道结构区间异常钢轨波磨的可行性,在长25 m的轨道试验平台上采用锤击试验测试了安装TRD前后剪切型减振器轨道的结构动力特性。结果表明:安装TRD可以优化150~400 Hz频段内剪切型减振器轨道结构的频响特性与钢轨的竖向振动衰减率。一方面,TRD降低了此频段内的钢轨频响函数峰值,而该频段内的轮轨共振被认为是导致剪切型减振器轨道钢轨波磨产生的主要原因。另一方面,TRD使钢轨竖向振动衰减率提高了4倍~8倍,抑制了竖向振动沿钢轨纵向的传播;不仅如此,安装TRD后,钢轨的水平向振动衰减率大于原剪切型减振器轨道,即提高了轨道系统沿钢轨纵向对钢轨水平向振动的衰减能力,增强了对钢轨横向振动的约束,在一定程度上增加了轨道的横向稳定性。     

调频式钢轨动力吸振器试验效果分析

设计短、长两种钢轨试验模型,采用力锤锤击激励方式,对比测试了吸振器安装前、后钢轨振动量级及钢轨振动衰减率的变化。试验结果表明,调频式动力吸振器在设计调谐频率附近(100～600 Hz)可有效地降低结构振动水平,原点垂向及横向主要响应峰值衰减均可达到3 dB以上。另外,吸振器可有效阻断振动能量沿轨面传递,在0.1～1 kHz的全频段内,钢轨振动衰减率均有不同程度增加。     

控制算法对电磁阻尼器动力特性的影响

本文首先针对电流位移相位差这一控制算法，导出了电磁阻尼器（ＡｃｔｉｖｅＭａｇｎｅｔｉｃＤａｍｐｅｒ－ＡＭＤ）动力特性的理论计算公式，其次详细探讨了静态电流、电流位移相位差以及控制器增益等参数对ＡＭＤ动力特性的影响规律；最后提出了一种实测ＡＭＤ刚度阻尼系数的方法．     

活塞杆颗粒阻尼器优化设计研究EI北大核心CSCD

为探究活塞杆颗粒阻尼器阻尼性能,该研究基于离散元-多体动力学耦合分析方法(discrete element method-multibody dynamics,DEM-MBD),建立了活塞杆颗粒阻尼器仿真模型。通过数值模拟,研究活塞杆颗粒阻尼器颗粒材料特性、颗粒尺寸、活塞杆埋入深度及振动幅值和频率对阻尼性能的影响规律。研究结果表明,颗粒间摩擦效应、活塞杆埋入深度对阻尼性能影响显著,碰撞恢复系数对阻尼性能无影响,并发现振动位移与颗粒粒径相等时阻尼效果达到局部最优值。基于以上结论,该研究进一步研究了一种弹簧预紧力作用下显著提升阻尼性能的活塞杆颗粒阻尼器模型,并通过试验对仿真结果进行了验证,为活塞杆颗粒阻尼器在实际振动控制应用中提供理论参考。     

地铁波磨对轮轨动力特性影响及其安全阈值分析EI北大核心CSCD

现场测试某地铁线路普通道床地段钢轨波磨和钢轨振动加速度,建立了地铁车辆-轨道耦合动力学模型,分析了不同特征钢轨波磨对轮轨系统动力特性的影响,提出了指导钢轨打磨控制波磨的波深安全阈值。结果表明:钢轨波磨主要发生在小半径曲线地段圆曲线内轨,主波长200~250 mm,最大波深约0.8 mm,直线地段出现短波波磨,主波长40 mm,最大波深约0.1 mm;波磨主要波长与轨道结构振动主频对应;钢轨波磨激励导致轨道结构振动较大,轮轨系统动力响应剧烈,尤其是70 mm以下的短波波磨;轮轨垂向力呈周期性波动,波动周期与波磨波长相同,周期内1/4波长处轮轨冲击振动达到峰值;钢轨波磨对轮轨系统动力响应的影响随着波长减小、波深增大而加剧;现有规程中指导钢轨打磨的波磨安全限值适用于长波波磨,对于波长30、40、50、60 mm的短波波磨,运营速度80 km/h情况下,建议波深安全阈值为0.08、0.11、0.12、0.21 mm,波深超出安全阈值后应及时打磨。     

转动摩擦铰阻尼器力学性能试验研究EI北大核心CSCD

在装配式框架梁-柱节点中设置消能减震装置,是装配式结构发展的重要方向。转动摩擦铰阻尼器(RFHD)是转动摩擦耗能干式装配梁-柱节点(DRFDBJ)的关键单元,为梁-柱节点提供可调控的承载力和耗能能力。为了验证RFHD的力学性能,优选适用于RFHD的摩擦片材料,综合考虑了H62黄铜和纤维增强树脂基材料2种摩擦片材料、3个螺栓预紧力水准和3种加载制度,开展了18个工况下的RFHD力学性能试验,考察了RFHD的出力、摩擦系数和疲劳受力性能,重点分析了两种材料的摩擦系数稳定性。结果表明:采用两种摩擦片时,RFHD均具有相对稳定的出力、良好的耗能和变形能力,且疲劳性能满足相关规范要求;RFHD可作为DRFDBJ的关键单元提供节点的承载力和耗能能力;相比于H62黄铜摩擦片,纤维增强树脂基摩擦片在不同加载速率和不同压应力水准下的摩擦系数更稳定,有利于实现RFHD出力的稳定可调,进而实现DRFDBJ力学性能的可调控。该研究可为DRFDBJ节点的进一步研究奠定基础,并为摩擦阻尼器的相关研究提供参考。     

新型装配墙式质量调谐阻尼器抗震性能研究EI北大核心CSCD

调谐质量阻尼器(tuner mass damper,TMD)是现阶段公认有效的结构振动控制设施,但传统TMD存在占用建筑大量使用空间、增加建造成本、构配件不可更换的问题。该研究设计了一种装配墙式调谐器阻尼器(wall-tuned mass damper,WTMD),该墙体可充分利用传统墙体质量,节约使用空间,装配式的构造可实现TMD参数的调节和配件的及时更换。为了使减震TMD墙具有更好的减震性能,建立了TMD结构耦合运动方程,分析得到其理论参数最优值,并通过对比无控结构和墙式TMD结构的传递函数,对理论减震性能进行验证,最后进行振动台试验进一步验证其减震效果。结果表明,装有新型装配墙式减震TMD的受控结构,自振频率较无控结构有所降低,延长了结构振动周期。减震TMD墙体具有较好的减震作用,且随着加速度峰值增加,减震效果越发明显。     

双模式变间隙磁流变阻尼器研究EI北大核心CSCD

直升机飞行过程中座椅系统主要处于隔振工况,阻尼器隔振行程小且持续输出较小的阻尼力,而直升机遇突发状况坠机时属于抗坠毁工况,阻尼器需在缓冲行程内保持力值平衡,且提供大阻尼大行程。针对隔振和抗坠毁双模式工况对阻尼器设计要求存在矛盾的问题,提出了一种能同时满足直升机座椅隔振和抗坠毁的双模式变间隙磁流变阻尼器(magnetorheological damper, MRD)结构。为验证结构的有效性,建立了变间隙磁流变阻尼器的力学模型,并在不同乘员质量、不同冲击速度下对变间隙磁流变阻尼器进行拓扑形面优化;基于拓扑形面优化结果,完成了变间隙磁流变阻尼器样机的加工、装配和测试。数值仿真和双模式特性实验表明,变间隙磁流变阻尼器的抗坠毁单元能在所选冲击工况下均能输出平稳、稳定可控的库伦阻尼力,同时其隔振单元具有良好的动态范围,最大阻尼力和动态范围均满足设计要求。     

螺旋式钢阻尼器耗能性能研究EI北大核心CSCD

针对地震作用多向性和随机性的特点,提出了一种具有水平双向耗能功能的螺旋式钢阻尼器。该阻尼器由圆钢弯制成螺旋形状,水平安装在墩顶与梁底之间。基于刚臂法和力法方程,推导了该种阻尼器的承载力计算公式,并采用拟静力循环加载试验研究了阻尼器的滞回性能和低周疲劳寿命。将有限元计算结果分别与理论和试验结果进行了对比。最后研究了螺旋距离、圆钢半径和螺旋半径3个主要形状参数对阻尼器耗能能力的影响。结果表明:螺旋阻尼器的滞回曲线稳定且饱满,具有良好的耗能能力和双向力学行为。     

温度力对无缝线路钢轨振动及传递特性的影响分析EI北大核心CSCD

为研究温度力作用下无缝线路钢轨的振动及传递特性,基于有限元方法,建立钢轨实体模型,分别对钢轨施加垂向和横向0～2 000 Hz简谐荷载,从频域角度分析不同温度力下钢轨的垂向和横向振动及传递特性。研究结果表明,随着钢轨温度的升高,钢轨垂向共振和pinned-pinned共振频率及振幅均有所减小;小于钢轨共振频率(300 Hz)的范围内,钢轨垂向振动衰减最快,钢轨振动频率越高,沿线路方向传递越远;不论温升还是温降都会减缓钢轨垂向共振的衰减;随着钢轨温度的升高,钢轨横向共振频率有所减小,振幅有所增大;与垂向振动传递相比,温度力作用对钢轨横向振动传递影响较小,仅对横向弯曲共振频率(135 Hz)以下频段的振动传递影响较大。     

多重调谐冲击阻尼器的多目标优化设计研究EI北大核心CSCD

为开发减震性能良好的新型阻尼器,将颗粒阻尼器与多重调谐质量阻尼器(multiple tuned mass dampers,MTMD)相结合,提出一种新型的多重调谐冲击阻尼器(multiple tuned impact dampers,MTID),并对其减震性能进行了优化和对比研究。首先,提出MTID应用于实际工程结构时基于性能的多目标优化设计方法及流程;然后,基于一个20层Benchmark结构,进一步分析了传统设计和优化设计MTID的振动控制性能;最后,对比研究了MTID和MTMD的最优减震性能及工作行程。研究表明,MTID需要一定的启动时间以高效发挥减震性能,待其启动后,可显著减小主体结构的动力响应;优化设计的MTID相比于传统设计具有更优异的减震性能,进而可显著减小主体结构在大震作用下的塑性变形和非线性损伤;MTID和MTMD的最优减震性能较为接近,但MTID的工作行程更小。     

漂浮式风力机结构动力学响应TMD控制及其参数优化研究EI北大核心CSCD

漂浮式风力机的稳定性研究已成为风电领域中颇具挑战性的问题。分别采用湍流风谱和波浪谱方法建立速度、方向均剧烈波动的湍流风和不规则波,以ITI Barge平台漂浮式风力机为研究对象,提出在机舱配置调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)对风力机进行稳定性控制,基于气动-水动-伺服-弹性仿真平台FAST计算了风波联合作用下TMD风力机的动力学特性,并进一步采用多岛遗传算法对TMD诸结构参数(质量、刚度和阻尼)进行优化设计。结果表明:机舱配置TMD可实现漂浮式风力机稳定性的控制,平台横荡、横摇运动幅度和塔尖侧向位移均明显减小;塔尖侧向位移及平台横摇幅值随TMD质量增加均呈现出先减小后增大的趋势,阻尼及刚度变化对其影响较小;质量为21 393kg、阻尼为13 635 N/(m/s)及刚度为6 828 N/m为最优的TMD结构参数;配置优化TMD后,漂浮式风力机横摇运动及塔尖侧向位移降低效果更明显,稳定性分别提高了约53%和50%;计算结果验证了所提出TMD控制、优化方法及优化结果的有效性和可靠性,可为海上漂浮式风力机的稳定性研究提供参考。     

组合激励下冷轧机工作辊水平振动特性研究EI北大核心CSCD

为研究冷轧机水平方向在多频激励下发生的组合振动,利用多尺度法求得相应力学模型解析解的近似表达式。在三项激振力频率之和接近系统固有频率时,分析系统非线性振动幅频响应曲线受刚度项和阻尼项系数变化的影响。仿真表明,由于非线性因素影响,使水平系统存在跳跃现象和不稳定区域,当增大系统线性刚度、线性阻尼、非线性阻尼和减小非线性刚度时有利于抑制水平振动;同时发现工作辊水平振动周期会随着激振幅值的变化出现倍周期与混沌周期交替现象,合理选取激振力幅值范围有利于抑制混沌运动的产生;减小轴承座与牌坊立柱间隙能够有效抑制轧机水平振动位移及其碰撞现象。以上研究为抑制轧机水平振动提供了有效理论参考。     

附设黏滞阻尼器的仿古建筑混凝土枋-柱节点动力性能试验研究EI北大核心CSCD

为研究附设黏滞阻尼器的仿古建筑混凝土枋-柱节点在地震作用下的抗震性能,设计制作了3个仿古建筑混凝土枋-柱节点,包括2个附设黏滞阻尼器的有控结构试件,1个未附设黏滞阻尼器的无控结构对比试件,对其进行动力试验。观察试件的受力过程及破坏特征,分析其受力机理及破坏模式,并研究了其荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度退化等力学特性。试验结果表明:附设黏滞阻尼器的仿古建筑混凝土枋-柱节点抵御外荷载的能力明显高于未附设黏滞阻尼器的无控结构,屈服荷载提高幅度平均值约为27.4%,极限荷载提高幅度平均值约为22.4%;附设阻尼器的有控结构位移延性及耗能能力均优于无控结构,且有控结构的骨架曲线在达到极限荷载之后的下降段更为平缓;极限荷载时,有控结构的等效黏滞阻尼系数提高幅度约为27.3%~30.8%,说明附设黏滞阻尼器的仿古建筑混凝土枋-柱节点具有更为优越的抗震性能。     

小半径曲线段钢轨打磨对轮轨动力特性影响分析

针对铁路小半径曲线钢轨病害实施个性化钢轨廓形打磨,定期观测打磨后线路状态,通过钢轨廓形采集及轨面状态分析,结合车辆-轨道动力学模型对钢轨打磨效果进行评价,探讨钢轨廓形保持水平及合理养护周期。研究结果表明：个性化钢轨廓形打磨后,轮轨接触关系得到显著改善,算例中车体横向加速度、垂向加速度、轮轨横向力分别降低9.58%、8.09%、15.81%;轮轨磨耗指数降低22.99%,有效降低钢轨磨耗速率,延长使用寿命。在打磨12个月后,各项动力学指标表现仍优于打磨前,验证个性化钢轨廓形打磨是可行的。随着打磨后通过总重的增加,12个月左右钢轨表面开始出现病害并快速发展,廓形产生较为明显的磨耗,建议将此时线路通过总重所经历的时间作为钢轨廓形的打磨周期。     

重载铁路钢轨隐伤病害处振动特性分析EI北大核心CSCD

钢轨隐伤病害在重载铁路中大量存在,病害发展后期会导致病害位置整个轨道-路基动态响应增大,严重影响轨道-路基正常服役状态。为研究重载铁路典型隐伤病害产生后对整个轨道-路基的时频域影响特征,开展了现场静态测试与病害原因分析,以及分别进行了病害断面和正常断面的动态行车测试对比试验,得出了病害断面的时频域及振动传递特征。结果表明:病害断面钢轨轨头存在局部低塌、剥离掉块及多裂纹病害,轨头表面会存在明显的裂纹扩展区,其呈Y型扩展并有贯通整个轨头的趋势。病害断面轨道-路基振动明显较正常断面大,其中钢轨、轨枕、道床及路基振动大小均值分别是正常断面的26倍、23倍、13倍及5倍;病害断面轨道-路基频谱峰值存在转向架和邻轴距为基频10 Hz左右的周期性调制频率;病害断面轨枕下道砟粉化严重导致振动能量在2000 Hz附近几乎无衰减,而正常断面在2000 Hz附近由上至下各层之间振动能量依次减小;车速增大对病害断面钢轨振动冲击影响最强烈,对其下部轨枕及路基影响在45~75 km/h内逐渐减弱。     

摇摆双调谐质量阻尼器参数优化及动力性能研究EI北大核心CSCD

提出了一种具有更广调频宽度的摇摆双调谐质量阻尼器(dual-tuned mass damper,RDTMD)。首先,建立了单自由度RDTMD减振系统在简谐激励作用下的动力方程,推导得出其位移动力放大系数表达式;然后,基于RDTMD的优化评价函数,编译参数优化程序,获得RDTMD的全局最优参数以及条件最优参数;接着,探讨了阻尼器各参数对系统动力放大系数和调频宽度的影响规律,并对影响其鲁棒性的关键参数做了分析;最后,与传统DTMD、MTMD、TMD的减振效果和鲁棒性做了对比分析。分析结果表明:采用RDTMD对结构进行控制可有效降低主结构的动力响应;RDTMD的调频宽度更广,提高了阻尼器对主结构高阶振型的控制能力;在对装置鲁棒性的影响更大的主结构固有频率方面,RDTMD的鲁棒性明显优于其他同类阻尼器,是一种理想的减振控制装置。     

自适应挤压油膜阻尼器支承的转子系统稳态动力特性研究

首先对带有挤压油膜阻尼器(SFD)和金属橡胶外环的自适应挤压油膜阻尼器(ASFD/MRR)的刚性转子系统的稳态振动特性进行了对比研究,理论和实验研究表明与SFD相比,ASFD/MRR具有更好的减振性能,尤其在大不平衡量时能有效地抑制非线性振动的发生并保持良好的减振效果.本文对带有ASFD/MRR的刚性转子系统的稳态响应的影响因素进行了研究,为ASFD/MRR在工程转子支承上的应用,提供了可靠的依据.