基于惯性基准法的短波不平顺影响因素研究

针对轨面短波不平顺敏感因素问题,利用多体动力学软件Universal Mechanical建立车辆-轨道耦合动力学模型,基于惯性基准法原理仿真检测轨面短波高低不平顺,分析轨道结构及其关键参数对轨面短波高低不平顺的影响.分析结果表明,柔性轨道估算不平顺大于无质量轨道,最大幅值差为0.076 mm,轨道结构振动对轨面短波高低不平顺具有一定影响,主要影响波长范围为0.15～0.46 m;扣件系统垂向刚度对短波不平顺的影响较大,幅值变化明显,波长0.15～0.33 m内轨道谱随扣件刚度的增大显著增大;短波不平顺随扣件阻尼、路基支承刚度及路基支承阻尼的增大而减小,主要影响波长范围分别为0.27～0.46、0.15～0.33及0.28～0.40 m;短波不平顺随轨枕间距的增大而略增大.研究成果可为短波不平顺的维护与控制提供理论依据,为列车运营安全提供保障.     

列车通过城市轨道交通高架桥对地面振动影响研究

为探究列车通过城市轨道交通高架桥时地面的振动特性及振动传递特性,以某一城市轨道交通高架桥为研究对象,对距离桥墩不同距离处同时进行振动测试,对结果进行频域特性分析,然后采用线性计权及Z计权进行1/3倍频程特性分析,并分析了分别采用这两种计权方式时,特征频率下振动的传递特性,最后进行了等效连续Z振级传递特性分析。结果表明:列车通过城市轨道交通高架桥时,地面的振动加速度主要分布在0~200 Hz频率范围内,且振动加速度峰值主要分布在60~80 Hz频率范围内;在线性计权下,地面的振动加速度级全局峰值均出现在频率63 Hz处,局部峰值均出现在频率为4 Hz处;在Z计权下,地面的振动加速度级全局峰值均出现在50~63 Hz范围内,局部峰值均出现在频率为4 Hz处;振动由桥墩底部沿地面传递过程中,随着与轨道中心线距离的增加,地面振动加速度级不断减小,且衰减速度随距轨道中心线距离的增大而减小。     

橡胶垫浮置板道床结构减振性能研究

为了解决在循环荷载作用下,地铁运行时可能会引起的地面环境振动及列车内部振动问题,建立了车轨耦合系统的动力学模型及有限元数值分析模型。利用有限元分析软件（ANSYS）对系统进行了模态分析与谐响应分析,得出系统的固有频率和固有振型,前六阶固有频率均小于7 Hz,且主要反映了车体和转向架的振动特性。车体竖向振动和地基反力的幅频特性曲线的分析表明在载荷频率低于1.3 Hz时,车体竖向振动幅值较大;载荷频率在10 Hz附近时,地基反力幅值较大。研究了橡胶垫刚度和阻尼对乘车舒适度和地基反力的影响。研究结果表明橡胶垫刚度越大,乘车舒适度越好、地基反力越大;橡胶垫阻尼越大,乘车舒适度越好,地基反力呈现先减小后增大的趋势。研究结果将为地铁轨道结构的选取提供理论依据。     

城市公路与高架路交通诱发建筑振动实测与分析

为了研究环境振动对建筑物的影响及其在结构中传播的规律性,对某市公路与高架路及其沿线建筑物进行了实测,并从加速度时程、频谱与振级多个方面进行分析可知:由城市公路、高架路引起的地面振动分别以5~25 Hz、5~45 Hz的低频振动为主,这种低频振动在土层中随着距离的增加而衰减,传入建筑结构中会随着楼层的增加而放大,并且会诱发建筑结构内部构件的高频振动;在多层建筑结构内部,竖向振动大于水平振动,水平垂桥向振动大于水平顺桥向振动.随着楼层的增加,振动不断放大,放大倍数与结构在该方向上的刚度有关.结构的受迫振动主要源于地表振动.     

清华大学精密仪器环境振动影响评价

清华大学东配楼内安装有多台精密仪器,为预测将来地铁15号线产生的振动影响,对该楼内、外的环境振动进行了现场测试(包括垂向和两个水平向的振动加速度、速度),分析和评价了铁路、地铁、公路产生的环境振动现状对精密仪器的影响和地面振动传播规律.当京包铁路、地铁13号线有列车通过时,三方向振动水平均不能满足Titan、Tecnai、JEM电镜和原子力显微镜的使用要求.当铁路和地铁均无列车通过、但存在公路交通时,Titan电镜垂向和南北水平向振动水平不能满足要求,但东西水平向满足要求;JEM电镜东西水平向振动水平轻度不满足要求,垂向和南北水平向满足要求;Tecnai电镜和原子力显微镜三方向均满足要求.楼外地面垂向和东西水平向的振动加速度峰值和有效值均随振源距离的增大而衰减,在距京包铁路200 m以外衰减逐渐趋缓.但是东西水平向振动(40 Hz以上)在距京包铁路约50 ～80 m范围存在放大区.     

高速铁路周边建筑物环境振动现场测试与分析

对高速铁路列车引起的周边建筑物与地面环境振动响应进行现场测试,利用频谱分析方法研究高速列车引起的周边地面与建筑物环境振动特性,结合城市铁路振动控制标准对高铁环境振动影响进行分析与评价。研究结果表明：时速270 km/h的高速列车产生的环境振动频率主要集中在25~60 Hz范围内;建筑物垂直振动大于水平振动,建筑物铅垂Z振级最高可达70.62 dB,建筑物二次振动具有明显的高度放大效应,建筑物顶层铅垂Z振级约为室内地面的1.094倍;周边地面振动明显大于建筑物振动,但两者表现出相似的变化规律,周边地面分频振级最高可达92.0 dB,而建筑物分频振级最大值仅为80 dB;高速铁路环境噪声值高达92.8 dB,超过城市环境噪声重度污染标准。高速铁路产生的环境噪声污染远大于环境振动影响,须采取相应的隔声降噪措施,以重点控制高速铁路环境噪声污染。     

地铁平台上建筑物竖向振动测试与分析

为了分析地铁运营对环境振动的影响,对地铁隧道平台和地面线路平台上多层住宅楼的竖向振动进行了现场实测,从加速度时程、加速度傅氏谱以及加速度幅值传递函数3个方面对实测的数据进行了分析,在此基础上对加速度振级进行了对比.结果表明,地铁平台上多层建筑物竖向振动基本表现为整体振动,以频率低于70 Hz的振动为主;对于地下线路,楼层间信号的放大主要集中在10~30 Hz频段,第5底层以下振动逐层增强,第5层以上振动基本无变化;对于地面大平台线路,结构主要表现为频段为40~70 Hz的整体振动,振动随楼层增加逐渐增强;地铁隧道线路对建筑物的影响较地面线路小,但2者的振级均满足环境规范要求;对于地面线路平台建筑还处于起步阶段,应对其进行专门的评价.     

地铁列车荷载的仿真模拟

地铁列车荷载模拟是进一步研究地铁振动的先决条件.针对轨道不平顺法在精度上的不足和车辆/轨道耦合模型在计算上的困难,建立列车荷载简化模型.在Simulink中仿真得到地铁列车荷载变化曲线,通过快速傅里叶变换分析列车荷载的频率成分,从而得到地铁列车荷载的模拟表达式.采用该分析方法所建的模型简单、计算速度快,同时也比不平顺法有更高的可靠性,可以满足一般性研究的需要.     

地铁列车运行诱发地面邻近建筑振动的数值模拟研究

为研究城市地铁运行产生的振动波在地面邻近建筑物中的传播规律,以地铁沿线邻近建筑为研究对象,参数取值参考实际工程量值范围,建立地铁列车-轨道-隧道-地层-建筑物整体有限元数值模型,重点研究地面邻近建筑中同楼层和不同楼层间振动响应的传递分布规律和频谱特性。结果表明：地铁运行对建筑的振动激励以中低频1~50 Hz为主;房间面积越大,楼板自振频率位于激励荷载优势频段范围越多,越易引起楼板共振;楼板跨中点的振动强度通常大于边角点的振动强度,角点的振动会在低频段1.25~2.0 Hz超过楼板跨中点;随着楼层的升高,三向振动加速度响应均呈波动性变化。通过多工况的计算,分析了运行车速、隧道埋深和振中距对邻近地铁建筑物振动响应的影响规律。     

地铁运营诱发振动实测及传播规律

对某地铁3处典型路段的地铁运营诱发振动进行了实测,分析了其特点和衰减规律,得到了如下一些结果:地铁运营诱发振动的60-80 Hz分量较大,传到建筑物的振动以20 Hz以内的低频振动为主;垂直分量较水平方向衰减慢,且垂直分量振动幅度显著高于水平分量;不同地质条件对地铁运营诱发振动的传播影响较大;离开隧道轴线一定距离存在一个振动放大区,此距离与地层条件、隧道埋深和振源机制有关.本文实测条件下,这一距离为20-30 m;振动放大区能量主要集中在10 Hz以内,高频振动分量总的趋势是随距离的增大而衰减,但某些高频振动分量在某些地质条件下同样会出现反弹情况.最后根据实测数据提出了预测地铁运营引起环境振动的统计回归公式,可为预测或估计地铁运营诱发的环境振动以及地面建筑的防振减振控制提供参考.     

地铁车辆段上盖建筑道砟垫减振机理与效果

为了分析道砟垫对上盖建筑的减振效果,对杭州市某地铁车辆段咽喉区、试车线碎石道床(含道砟垫)轨道和上盖建筑振动响应进行现场测试.考虑桩与土体的相互作用,建立列车-轨道-土体-桩-上盖建筑三维全耦合动力学模型,揭示了车辆段列车引起上盖建筑振动传播的规律以及道砟垫对上盖建筑减振的机理,分析不同车速下道砟垫刚度对减振效果的影响.结果发现,上盖建筑底层振动主频为40～80 Hz,高频成分随着层高衰减明显;建筑顶层振动主频为20～40 Hz,低频成分随着层高有增大的趋势.道砟垫对上盖建筑的减振效果随着频率的增大呈整体改善的趋势,40 Hz以上的频段,结构最大插入损失可达7～12 dB.车速越高,道砟垫刚度越小,道砟垫对上盖建筑的减振效果越好.综合考虑道砟垫压缩量和减振效果,建议道砟垫刚度取值为0.012～0.024 N/mm³.     

钢轨底部动力吸振器对钢轨振动与噪声的影响

为分析钢轨底部动力吸振器对钢轨振动特性和声辐射特性的影响,建立钢轨振动-声辐射模型.首先,根据铁路板式轨道实际拓扑结构建立三维实体有限元模型,采用直接法求解钢轨结构的特征值问题;其次,计算分析了钢轨在垂向单位力激励下的导纳特性与振动衰减率;再次,利用轮轨滚动噪声预测模型计算分析了动力吸振器对钢轨声辐射功率的影响;最后,...     

交通荷载作用下钢弹簧浮置板隔振道路设计参数研究

为降低城区道路汽车荷载对建筑结构的振动影响,设计一种新型钢弹簧浮置板隔振道路,对浮置板的动力学设计参数进行研究。在浮置板缩尺模型有限元试验验证的基础上,选取浮置板长度、厚度、弹簧刚度、弹簧支承间距4个参数及不同水平值,进行正交试验,建立81个样本的三维有限元模型。采用模态分析法,研究各参数对浮置板固有频率和振型的影响;实测交通荷载激励,分析激励作用下浮置板结构在时域和频域的响应,并通过Z振级和插入损失探讨浮置板结构各参数的减振效果。结果表明：各样本基频主要分布在4~10 Hz之间,基频直接影响钢弹簧浮置板的隔振性能;随着浮置板长度的减小、厚度的增大、弹簧刚度的减小、支承间距的增大,浮置板结构的隔振效果明显提高;交通荷载激励下,浮置板结构振动放大频段位于基频附近及14~18 Hz范围;VL_z振级在0~18 Hz范围内随频率增大而增大,之后随频率增大而降低,但未超过72 dB;对于0~40 Hz范围内的振动响应,样本最大减振量为40.6 dB,基频处放大量最大为17.4 dB。     

模拟盘式液压制动系统减振的实验研究

基于制动盘不平造成盘式液压制动系统振动的机理分析,设计了一套模拟盘式液压制动减振的实验装置。通过该装置的理论分析和试验测试,结果表明,在盘式液压制动系统中接入一个减振器,可以在很宽的频带范围内,有效地减少流体的压力脉动,从而压抑由于制动盘不平制动所造成的振动,试验结果还显示减振器的刚度特性对减振的效果有较大的影响。     

汽车侧碰传感器安装点频响分析与试验

本文针对某轿车的侧面安全气囊有时产生误爆的现象,对其侧面碰撞传感器安装点附近的钢板结构进行了有限元分析,分别应用理论分析和试验得到了安装点的振动加速度频响曲线。经与侧碰传感器安装点动态特性的要求曲线对比,发现其安装点的频率响应在300~500 Hz区间的横向频响幅值超标。于是对侧碰传感器的安装位置进行了改进,提高了安装点钢板结构的刚度。再次对其进行频响分析和试验,其频响特性满足了要求。经道路试验,消除了侧面气囊误爆现象。本文对于研究和设计汽车安全气囊及其控制技术具有一定参考意义。     

行星轮式月球车动力学分析

为减小行星轮式月球车车身在垂直方向的振动加速度,需要确定月球车悬挂系统的扭杆弹簧刚度和减振器阻尼的合理数值范围．因此建立了七自由度月球车的振动系统模型,并给出了月球车振动系统的振动微分方程和频率响应函数的计算方法,在确定月球车的路面输入谱密度的基础上推导了车身在垂直方向位移输出的二阶导数均方根值的计算公式,用Matlab软件编写的计算程序计算了车身在垂直方向位移输出的二阶导数的均方根值,从而确定了悬挂系统的扭杆弹簧刚度和减振器阻尼的合理数值范围．