钢弹簧浮置板轨道结构的动力特性分析

利用ANSYS软件，建立了浮置板轨道系统的有限元模型。采用Newmark时间积分方法，模拟了列车荷载作用下，浮置板轨道结构的瞬态响应。分析表明，浮置板轨道的隔振效率远优于普通板式轨道，弹簧隔振器的刚度、阻尼等参数对浮置板的振动特性影响较大。     

浮置板轨道结构类型比较及其隔振性能分析

基于双层Euler-Bernoulli梁理论,分别给出了连续现浇浮置板和轨枕板式预制浮置板轨道结构在移动荷载作用下的耦合动力学分析模型.通过Fourier变换在波数-频率域内求解频散曲线,采用围道积分法进行Fourier逆变换求得结构系统的振动响应,对两类浮置板的频散特性和隔振性能进行分析.结果表明,现浇浮置板轨道的截止频率略高于预制浮置板轨道截止频率,浮置板频散曲线的曲率与抗弯刚度成正比,预制浮置板的频散曲率基本为零.列车运行速度越高,浮置板轨道结构振动响应越大.当列车速度小于20 m/s时,速度增加对现浇浮置板响应影响并不明显,而预制浮置板振动幅值会明显增大.预制浮置板共振时结构中存在驻波,其共振幅值将大于现浇浮置板.当激励频率远离截止频率时,预制浮置板响应衰减较快,在高频激励下的响应幅值与连续现浇浮置板相差不大.     

基于振幅放大机制的周期钢弹簧浮置板轨道结构低频振动控制

钢弹簧浮置板轨道结构因其具有良好的减隔振性能在城市轨道交通中应用广泛,但对于20 Hz以下的低频振动,尤其是人体敏感频率范围内(4～8 Hz)的隔振效果并不理想。鉴于此,引入振幅放大思想,设计了一种杠杆式隔振器,用于有效提升钢弹簧浮置板轨道在人体敏感频率范围内的隔振效果。基于钢弹簧浮置板轨道结构的周期性特征,采用能量泛函变分法并结合人工弹簧技术建立了配置有杠杆式隔振器的周期性钢弹簧浮置板轨道结构带隙特性分析模型;以带隙特性作为评价指标,从研究振动波传递的角度出发,系统地分析了配置有杠杆式隔振器的钢弹簧浮置板轨道结构中弯曲振动波的传递路径特征,验证了杠杆式隔振器对轨道结构中低频弯曲振动波的调控作用。在此基础上,进一步考虑列车荷载的作用,分析验证了动态轮轨力作用下杠杆式隔振器的低频隔振性能以及对轨道结构动力响应的影响。结果表明：杠杆式隔振器对浮置板轨道的低频弯曲波调控效果明显,由0～9.6 Hz成功调控至4 Hz以下;与普通浮置板轨道相比,4～8 Hz范围内传递至下部基础的力大幅度衰减,最大衰减约20 dB,同时,杠杆式隔振器对轨道结构的振动也有一定的抑制效果。     

市域快线现浇钢弹簧浮置板轨道动力性能研究

为了验证长度为25 m现浇钢弹簧浮置板轨道在市域快线轨道交通中的适用性,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立CRH6动车-现浇钢弹簧浮置板轨道耦合动力学模型及其数值方法.通过仿真计算,对快速行车条件下现浇浮置板道床与列车的耦合动力学性能进行仿真分析,评估长为25 m现浇钢弹簧浮置板道床高速行车的安全性、舒适性和稳定性,重...     

地铁列车-嵌入式轨道系统动力学性能II：轨道参数对动力学性能影响

嵌入式轨道在地铁减振降噪方面具有广阔的应用前景，但仍然需要保证嵌入式轨道具备较好的动力学性能，因此开展其结构和材料参数对地铁列车-嵌入式轨道系统的动力学性能影响研究具有重要意义。基于建立的地铁列车-嵌入式轨道系统的动力学模型，分析承轨槽内填充材料特性、轨道板几何尺寸、轨道板下支承材料特性对系统动力学性能的影响，确定基于动力学性能的轨道参数优选范围。结果表明：填充材料垂向刚度的合理取值范围是每米80~110 kN/mm，填充材料横向刚度的合理取值范围是每米30~50 kN/mm，轨道板下支承刚度的合理取值范围是每平方米1~5 MN/mm。还分析了轨道板几何尺寸的合理取值范围。研究成果为地铁嵌入式轨道设计和参数选取提供了依据，从动力学角度为嵌入式轨道在地铁中应用提供了理论支撑。     

复杂机械系统多维耦合振动传递矩阵分析

以特性传递矩阵描述复杂机械系统中子结构输入、输出力与速度矢量关系,提出了复杂振源激励、多弹性支承与基础板结构三维耦合隔振系统传递矩阵力学模型。考虑隔振支承多维波动效应,推证了弹性支承耦合振动传递矩阵,为复杂系统功率流特性及隔振器多维驻波效应研究确立了有效途经。数值模拟计算表明,基础板结构的前两阶弯曲共振模态是高频域系统功率流提高的主要原因。振源力矩或垂向激振力诱发的隔振器纵向谐振使系统功率流明显提高:增大基础板厚度,驻波共振峰值提高。     

地铁列车-嵌入式轨道系统动力学性能研究I：理论建模、试验分析及验证

嵌入式轨道作为一种减振降噪轨道结构型式,通常是基于城市街道路面的低地板有轨电车系统设计的,而嵌入式轨道的连续支承特性及其减振降噪优点使其在地铁中具有较好的应用前景。嵌入式轨道在地铁中应用,将面临更高运行速度、更大轴重、更复杂线路条件等挑战,地铁列车-嵌入式轨道系统的动力学行为有待研究。建立地铁列车-嵌入式轨道系统的动力学模型,模型包括轨道系统模型、列车系统模型以及轮轨相互作用模型。其中,轨道子系统为嵌入式轨道系统,是建模和研究的重点。模型考虑了TIMOSHENKO钢轨模型、等效弹簧-阻尼单元支承的柔性轨道板模型、以及钢轨周围的填充材料模型,填充材料模型采用考虑质量的黏弹性弹簧-阻尼单元来模拟以考虑填充材料的惯性、弹性和阻尼特性。在我国首例运用于地铁的嵌入式轨道试验线开展了动力学性能试验研究,基于试验分析了动力学性能并通过试验验证了动力学模型的有效性,建立的分析模型和相关结论为嵌入式轨道结构在我国地铁的应用提供了理论基础和参考。     

非线性弹簧支承转子系统的动力性能分析

提出将非线性钢缆弹簧用作立式冲击破碎机转子支承的设计构思。基于钢缆弹簧的双线性迟滞模型，分析了转子系统的减振隔振性能。分析表明，采用非线性钢缆弹簧作为立式冲击破碎机转子支承是可行的并具有许多优点，如可通过合理选择刚度比和摩擦参数，获得较佳的过共振区减振性能，降低共振响应和轴承冲击载荷，同时可以获得较佳的远超二阶临界工作点的隔振性能。     

[BIM模型与智能设计]中低速磁浮系统起浮阶段的振动特性分析

为了研究电磁悬浮（EMS）中低速磁浮系统在起浮阶段的悬浮稳定性问题,建立了“车辆-电磁-轨道梁”耦合系统动力学模型。利用仿真模型分析了EMS中低速磁浮系统在起浮阶段的振动响应特性,对比分析了弹性梁与刚性梁的振动差别,仿真分析了单级悬浮控制与双级悬浮控制的效果差异。结果表明：EMS中低速磁浮列车在弹性轨道梁上起浮时,容易发生悬浮失稳的异常振动现象,原因是单级悬浮控制模式的悬浮架自激振动频率激发了弹性轨道梁的固有频率,从而诱发了车轨剧烈耦合共振;提高轨道梁刚度或采用双级悬浮控制器模式,可以缓解EMS中低速磁浮系统起浮阶段异常振动引起的悬浮失稳现象。     

中低速磁浮系统起浮阶段的振动特性分析

为了研究电磁悬浮(EMS)中低速磁浮系统在起浮阶段的悬浮稳定性问题,建立了"车辆-电磁-轨道梁"耦合系统动力学模型。利用仿真模型分析了EMS中低速磁浮系统在起浮阶段的振动响应特性,对比分析了弹性梁与刚性梁的振动差别,仿真分析了单级悬浮控制与双级悬浮控制的效果差异。结果表明:EMS中低速磁浮列车在弹性轨道梁上起浮时,容易发生悬浮失稳的异常振动现象,原因是单级悬浮控制模式的悬浮架自激振动频率激发了弹性轨道梁的固有频率,从而诱发了车轨剧烈耦合共振;提高轨道梁刚度或采用双级悬浮控制器模式,可以缓解EMS中低速磁浮系统起浮阶段异常振动引起的悬浮失稳现象。     

微制造平台隔振系统仿生设计

在分析啄木鸟头部独特生物构造及其隔振机理的基础上，运用仿生学原理，采用主动隔振与被动隔振相结合的技术，建立了以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器为主动隔振元件的微制造平台六自由度仿生隔振系统及其结构模型。实验结果表明，该隔振系统具有很好的隔振效果。     

Effectiveness of the floating slab track system constructed at Konya Light Rail

Ground-borne vibrations and noise, originated at the train/tram wheel–rail interface and transmitted through the rails to the ground, may cause significant disturbance to people passing by or residing alongside the railways. This paper presents a case study on the evaluation of the effectiveness for mitigating ground-borne vibration and noise by floating slab track system (FST). The underpass located at a major road junction in front of Konya Metropolitan Municipality building serves to thousands of people every day. The Konya Light Rail makes a curb right on top of the underpass, which generates considerable amount of noise and vibration to the environment. In this study, the noise and vibration acceleration measurements were taken before and after the FST system installment in order to evaluate the effectiveness of the isolation work. The collected acceleration data were analyzed and the resulting vibration velocity levels were compared. It was found that the vibrations and the ground-borne noise due to the passage of the trams were reduced considerably. The FST system was found to be quite successful in absorbing the vibrations. A noise level reduction up to 26 dBA was measured after replacing the old rail system with FST.     

汽车双层隔振系统的简谐振动隔离及参数优化

对汽车双层隔振系统的简谐振动隔离进行了深入研究,建立了含Ruzicka隔振器的汽车双层隔振系统的垂向振动模型,推导出隔振系统的绝对传递率公式.分析隔振系统动力参数对传递率的影响,应用MATLAB软件对双层隔振系统进行参数优化,确定了系统的最优阻尼比.结果表明:含Ruzicka隔振器的双层隔振系统隔振效果优于简单双层隔振系统.     

基于无量纲分析的磁流变隔振器阻尼参数优化

针对被动隔振器件不能自适应调整自身参数以及大型工程隔振项目实物研究成本高且难以实现的缺点,提出了采用无量纲的磁流变隔振器阻尼参数优化的方法。从无量纲的角度对隔振系统进行优化建模。在降低力传递率的同时,兼顾振动位移和加速度,根据隔振系统的动态响应特性对多目标问题进行全局寻优,求得磁流变隔振器的最佳阻尼及其驱动电流。对多频多振幅激励作用下的磁流变隔振器进行阻尼优化仿真,结果表明,优化后的振动加速度有效值减少31.41%,传递到地基上的力有效值减少58.75%。根据无量纲相似理论搭建小尺度台架进行试验,试验表明阻尼参数优化后的振动加速度和传递到地基上的力均得到明显降低。通过仿真和台架试验的相互验证表明了无量纲化参数优化方法的有效性和可行性。     

汽车动力总成悬置系统隔振性能仿真方法

针对动力总成悬置系统隔振性能的优劣影响整车的NVH特性,应用隔振原理,给出了由加速度均方根值定义的系统隔振传递率表达式;基于双层隔振机理,分别建立了动力总成6自由度悬置模型和包括车架的12自由度整车模型,并通过仿真分析比较了两种模型的固有特性和频域响应;在怠速工况下研究了悬置软垫处的加速度响应;最终获得各悬置点的隔振传递率曲线。研究结果表明,整车模型能够反应悬置系统的振动特性及其隔振传递率。     

离散型整星隔振系统的动力学参数设计

研究离散型整星隔振系统的动力学参数设计问题。通过建立整星隔振系统的动力学模型,得到从隔振器底端到卫星质心的振动传递率。用理论和仿真方法对此动力学模型进行有效验证,表明该动力学模型能较好地体现离散型整星隔振系统前两阶的振动传递规律。通过衰减不同的共振峰值的内在规律,讨论该隔振系统动力学参数对振动传递特性的影响,提出离散型整星隔振系统的动力学参数设计原则,为整星隔振器的结构参数设计提供理论指导。利用振动台对离散型整星隔振系统进行振动试验,表明该隔振器具有很好的隔振性能,验证了动力学参数设计的正确性。     

双层精密隔振平台的最优控制研究

将主动隔振技术应用到双层精密隔振系统中,设计双层主动隔振系统,建立其动力学方程和状态方程。根据精密制造和精密仪器的隔振需求,提出控制目标,建立系统的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)最优控制模型,利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,在不同激励下研究主被动系统隔振对象的加速度响应大小。仿真结果表明:双层主动隔振系统的隔振效果远远优于被动隔振系统。     

载重车动力总成悬置系统隔振性能的仿真分析

利用动力学分析软件ADAMS,建立动力总成悬置系统的六自由度动力学模型。在发动机稳态工况下,以悬置支承处 响应力最小为目标函数,对动力总成悬置系统参数进行敏感度分析,选取敏感度高的几个性能参数作为设计变量,对动力总 成悬置系统进行参数优化,优化结果显示系统的隔振性能得到明显的提高。     

机电产品动态分析与控制(五)——隔振技术

本文介绍了单自由度粘性阻尼隔振和防振橡胶隔振系统中的力学模型、隔振指标、参数选择、衰减指标和隔振效果等,并介绍了隔振设计方法.     

某弹载结构橡胶隔振器动态特性研究

目前对于多自由度隔振系统的理论研究,隔振器布局方式多为四点支撑的对称结构。而对非对称支撑形式的隔振系统,其固有特性、耦合特性等性能难以进行精确计算。本文针对某弹载结构的三点支撑式隔振系统,应用有限元方法建立了分析模型,并通过模态分析,设计了一种各向同性的小型橡胶隔振器。试验数据表明,有限元模型准确。本文设计的隔振器满足设计方提出的参数要求。此种方法可以推广到其它支撑形式的隔振系统分析中。