地铁钢轨短波长波磨形成原因分析

国内某地铁线路运营后曲线轨道出现了短波长钢轨波磨现象,通过力锤敲击法对不同扣件轨道动态特性进行了测试。利用ABAQUS建立了轮轨三维实体有限元模型,分析了轮轨耦合模态特性以及白噪声激励时轨道频响特性。结合试验和仿真结果,分析了轮轨结构动态特性与短波长钢轨波磨之间的相关性。研究结果表明：普通扣件和减振扣件轨道钢轨波磨主波长分别为30~63 mm和40~50 mm;白噪声激励下,两种轨道分别在450~920 Hz和570~720 Hz范围内的敏感共振频率与列车通过钢轨波磨频率(454~954 Hz和572~715 Hz)相吻合;线路轨道短波长波磨的产生主要与轨道结构高频固有特性相关,轨道短波长波磨通过频率与轮轨耦合模态频率相近,其模态振型表现为轮对弯曲扭转的同时,伴随钢轨相对轨道板的垂向弯曲振动,轮轨耦合高频模态特征加剧短波长波磨的发展。     

扣件支撑长度对车轮-轨道耦合振动的影响

根据轨道结构的链式特征,提出考虑扣件支撑长度的车轮-轨道系统振动的传递矩阵分析方法。对轨道系统的垂向固有振动特性、簧下质量作用时的轮轨垂向振动特性及扣件支撑长度的影响机理进行了分析,结果表明,轨道系统的第1、2固有振动模态分别为钢轨和轨枕的同相和反相共振,其频响特征由钢轨抗弯刚度和分布质量、轨枕质量及扣件和道床的刚度和阻尼决定,不受扣件支撑长度的影响。扣件支撑长度对钢轨pinned-pinned共振和反共振影响显著,随着扣件支撑长度的增加,钢轨的pinned-pinned共振和反共振效应逐渐削弱。簧下质量作用时,轮轨系统的振动主要以P2共振的形式出现,其频率明显低于轨道系统的第1固有频率,轨道系统的振动在pinned-pinned共振区受扣件支撑长度的影响显著。轮轨冲击响应分析表明,轮轨撞击过程中体现了明显的P2共振特征,在撞击初始阶段存在高频P1力波动,显著的轮轨冲击会引起以P2共振频率为基频的高频振动。扣件支撑长度的增加可显著降低pinned-pinned共振区轮轨加速度,但对车轮和轨枕的位移影响不显著。     

Research on deployable truss type mast's model analysis and Its active vibration control

建立了一维大型空间可展开桁架式支撑臂的动力学模型,计算了支撑臂各阶模态的频率和振型,以及在各阶模态下的杆件模态应变能.基于杆件模态应变能对压电陶瓷作动杆的位置进行了优化设计.基于独立模态空间方法运用二次型最优控制理论,对支撑臂进行振动主动控制研究.对含有主动构件的空间桁架式支撑臂的振动主动控制进行了仿真,比较了控制前后支撑臂振动幅值的变化.仿真结果表明,该控制策略具有较好的振动控制效果.     

高速列车作用下不同类型无砟轨道振动响应分析

基于不同类型无砟轨道空间振动分析模型,利用高速列车-无砟轨道系统空间振动分析理论,分别计算板式轨道、双块式轨道及博格板式轨道在高速列车作用下的空间振动响应,分析比较系统振动响应随无砟轨道类型及车速的变化规律.结果表明:系统振动响应均随车速的提高而增大;在车速相同的条件下,无砟轨道类型对钢轨竖向位移、轨道板竖向位移、轨道板竖向加速度、轮轨竖向力、脱轨系数及轮重减载率等响应影响较大,对其他振动响应的影响不甚明显;相对而言,博格板式轨道动力特性最好,其次为双块式轨道,板式轨道的动力特性最差.     

高速列车弹性车体垂向振动与悬挂参数设计

高速铁道客车车体受轨道激扰力的作用产生弹性振动,影响客车运行平稳性。为了分析车体弹性振动与车体悬挂参数关系,基于刚柔耦合动力学原理,建立了客车垂向动力学模型,根据共振理论及模态叠加原理计算了系统固有频率和响应功率谱,分析了车辆系统悬挂参数和运行参数对振动的影响。仿真发现弹性车体振动响应大于刚性车体,车体一阶垂弯振动对弹性振动的贡献最大。在满足结构条件下,适当降低一、二系悬挂垂向阻尼、一系悬挂垂向刚度可减小车体弹性共振,系统各个部件自振频率控制、车体垂向悬挂阻尼控制可实现整车模态及局部有害模态控制。     

系统参数对垂向轮轨耦合系统频率的影响

基于模态叠加法及特征值算法,提出一种计算轮轨耦合系统各阶频率的方法,分析了系统参数对于轮轨系统固有频率的影响规律。研究表明：离散支承导致轨道系统存在明显的Pinned-pinned共振现象,连续支承现象不明显,Pinned-pinned共振频率与钢轨抗弯刚度成正比,与轨道参振质量及扣件跨距成反比,轮轨共振为轮对和轨道质量在轨道弹性基础上的复合振动,其固有频率明显低于轨道自振频率;系统参数对轮轨共振频率的影响较大,随着轮对质量的增大而减小,随着扣件等效刚度的增大而增大,扣件频变特性使得轮轨共振频率明显增加;轨道不平顺会诱发轮轨共振现象,恶化轮轨相互作用,其中波长为100~300 mm波段对应的共振速度为23~68 km/h。     

地铁线路钢轨波磨对车辆振动特性的影响

某地铁线路运营过程中,在通过波磨区段时车辆振动水平加剧,从而导致车辆的轴箱盖螺栓、一系悬挂弹簧等部件频繁发生疲劳断裂.为了研究钢轨波磨对车辆振动特性的影响,首先在车辆各主要部件上安装振动加速度传感器,然后在存在钢轨波磨的线路上开展车辆振动测试,根据获取的振动加速度数据来分析钢轨波磨、轨道结构及钢轨打磨前后条件下车辆轴箱、弹簧座、构架和车体地板的振动特性.结果表明:钢轨波磨对车辆轴箱、弹簧座和构架的振动影响较大,但对车体地板的振动影响不明显.轮轨系统振动在传递过程中,二系悬挂系统起到了较大的衰减振动能量的作用.当打磨后的钢轨波磨依然存在但波深显著降低的前提下,车辆轴箱和构架的振动水平显著降低,车体地板振动水平无明显变化.     

变速箱箱体振动特性的数值模拟分析

为减低车辆行驶时的振动,采用有限元法计算了主要承受动力学载荷箱体的振动特性,得到了箱体的模态参数.通过3种不同工况下模态参数的比较,阐明了约束条件和质量分布的振动特性的影响,为箱体的动力学修改和优化设计提供依据.     

高速动车组车体模态特性分析

针对轨道不平顺及设备运转使高速动车组运行过程中产生复杂的振动、严重降低乘坐舒适性和行驶安全性等问题,对车体进行模态特性分析,以改善车辆的动态响应特性。建立某高速动车组车体有限元模型,计算3种车体不同质量条件下的振动模态,分析设备吊挂位置和吊挂点数目对车体模态频率的影响,得到模态频率和振型的变化规律。在有限元计算的基础上搭建车体模态测试系统,对车体进行模态试验,分析仿真与试验结果的差异及原因,验证数值计算和有限元模型的正确性。结果表明,车体模态频率满足相关设计标准,不同质量的车体低阶模态振型变化趋势一致,吊挂位置对底架垂弯和车体扭转振动频率影响较明显,吊挂点数目增加使车体模态频率逐渐升高。     

湿模态管道振动特性研究

本文采用数值模拟法计算不同长度、不同固定方式的管道在空气中和在水中的振动频率和振型.采用锤击试验法验证了在数值模拟方法下得到的管道自由态和单端固支状态下的固有频率值.对比模拟分析与实验结果,得出各阶共振频率差都小于6％,在误差在允许范围内,验证了理论分析结果可靠.采用Block Lanczos模态提取方法得到了传热管的前12阶模态振型图和固有频率.最后以L=1000mm的模型为例,分析了约束、管外流体阻尼对管道振动特性的影响.结果 表明:约束状态、管外流体阻尼对管道的固有频率及振幅都有较大的影响,管道的频率大小与其自身长度有关,自身长度越短,管道的振动频率越高.     

大型压缩机管道系统振动现场测试与故障分析

为了分析大型压缩机管道系统的振动故障，对某油田大型压缩机管道系统进行了现场测试和现场模态实验。利用振动测试与实验模态分析的方法，得到了压缩机管道系统振动分布情况和关键部件的固有频率、阻尼比和相应的模态振型，评估了管道系统的振动情况，分析了产生振动的原因。所得实验数据和分析结果对大型压缩机管道系统的动态设计、改造、监测与运行管理具有指导意义。     

城轨车辆车体模态分析

城轨车辆在运行过程中存在着不同程度的振动,为了避免车身与车辆其他部件发生共振,因此要对车辆车体进行模态分析。文中主要建立了城轨车辆有限元模型,然后设计了模态分析工况,在A N SY S中进行了模态分析。结果证明,车体与车辆其他主要部件不会发生共振。     

铝锭堆垛机传动系统齿轮的有限元模态分析

研究了铝锭堆垛机翻转装置传动系统中齿轮的固有振动特性,运用有限元分析软件ANSYS对齿轮进行了模态分析,计算出了固有振动频率和模态振型,为齿轮传动系统的动态响应计算和分析奠定了基础。通过有限元法分析了传动系统各个齿轮的固有振动特性,用有限元分析软件ANSYS计算出了齿轮的各级模态频率和振型,为传动系统的齿轮动态设计提供了参考,也为诊断齿轮传动系统故障提供了一种方法。     

Vibration modeling and modification of cutting platform in a harvest combine by means of operational modal analysis (OMA)

Vibration in combine cutting platform causes increase in grain loss, reduction of vehicle lifetime and driver’s comfort, and also affects the machine working precision. In order to determine vibration behavior of a mechanical structure, the model which relates acting forces on the structure with the resulting responses of it plays a significant role. For a great deal of mechanical structures, only response data are measurable while the actual loading conditions are unknown. Therefore, the system identification process will need to build on the output-only data. The use of such processes allows the identification of modal models of structures which are excited by unknown ambient vibration. In this contribution, controlled vibration experiments were conducted on cutting platform of a combine in order to recognize and reduce its vibration problem. A finite element model is constructed representing the vibration behavior of the cutting platform. Also, the frequency domain decomposition (FDD) technique is used to estimate the modal parameters of vibrating structures in operational conditions. Then, the finite element model is successfully updated by comparing the estimated results of the operational modal analysis. It is found that there is a resonance condition around 50 Hz. Then, the mass change strategy is used to estimate the scaling-factor and frequency response function (FRF) matrix. Finally, the resonance condition and subsequently vibration of cutting platform is reduced by the structural modification technique. As a result of this modification, natural frequency of fifth mode shape (50 Hz) of the combine cutting platform is shifted to 48 Hz.     

A rail vibration test and analysis method for the electromagnetic launching process

During the electromagnetic launching (EML) process, rail vibrations occur due to the electromagnetic force generated by an acute current. These vibrations result in a reduced launch velocity and decreased launch efficiency. To measure the vibration amplitude of a rail accurately and to analyze the internal relationships between current strength, rail material and vibrations, a small transient vibration in a strong electromagnetic field was studied in this paper. Related experiments were also performed on the test system. Fiber-optic displacement sensors were used to collect vibration data at key locations along the rail. Using virtual instrument technology, a software platform was designed that displayed the vibration waveform and analyzed the time, frequency domain and other parameters. We collected data on the vibration response and the modal parameters of the rail and determined the natural frequencies of the electromagnetic launch system by performing a modal analysis of its vibrations and dynamic responses that combined experimental and theoretical methods. Methods of optimizing the structure’s vibration and dynamic response and of assessing the damage to it could be studied further on the basis of the results described in this paper.     

Output-only modal analysis of wind turbine tower based on vibration response under emergency stop

The identification technique of output-only modal parameters is proposed for the large wind turbine tower under emergency stop. Compared with the response of regular operating conditions, the immediate tower structural response under emergency stop much more resembles a state of free vibration, which is more appropriate for the modal identification of the wind turbine tower. The vibration response is measured in the nacelle, which is easy to perform in the field modal test. The variational mode decomposition (VMD) is applied to decompose the vibration response into several band-limited intrinsic mode functions. The free responses of decomposed functions are extracted by applying the random decrement technique (RDT). Finally, the modal damping ratio and natural frequency are identified from each free modal response by using the Hilbert transform method. Simulations and a 1.5 MW wind turbine field modal test results verify the effectiveness of the proposed identification method. The main modal parameters of wind turbine, including weak modes, are effectively extracted by using output-only vibration responses under emergency stop. The modal parameter identification method is provided for the large wind turbine structure under the engineering condition.     

PolyMAX法在自升式平台模型损伤检测中的应用

对某自升式海洋平台模型进行了脉冲锤击法试验模态研究.采用移动力锤法对自升式海洋平台模型无损伤和有损伤两种工况进行振动测试,对振动数据采用PolyMAX法进行模态分析,研究了两种工况下的结构动态特性.试验分析结果表明,PolyMAX方法在自升式海洋平台模型损伤检测中,不仅能够获得清晰的稳态图,还可以有效识别结构模态频率、模态振型;根据平台模型损伤前后的模态参数可知,平台模型损伤后X,Y方向的一阶频率均有明显降低,尤其是损伤处模态振型变化更为明显.该特征为自升式海洋平台损伤检测提供了一个依据.     

某柴油机机体模态测试及分析

以某V12柴油机为例，利用随机信号与振动分析系统CRAS V4．3的模态测试分析功能对该柴油机机体进行了模态测试，得到了机体结构的前5阶固有频率及相应振型，可看出机体各部分振动的特征，据此为发动机结构改进设计提供了试验依据。     

滑动轴承运行模态参数理论分析及试验验证

滑动轴承的模态参数是其状态监测的重要指标,而轴承表面的磨损、润滑条件以及工作条件对轴承的模态参数有很大影响。为有效监测滑动轴承运行模态参数从而实现其早期故障检测,建立滑动轴承动力学模型并用复模态分析方法提取出系统的模态参数,研究滑动轴承的润滑油与轴承表面的作用诱导高频振动的机制,分析转速、载荷和润滑剂黏度对模态参数的影响,并进行实验验证。结果表明:轴承的润滑对于系统的高频振动有很大的影响;油膜刚度较高时,受润滑影响的模态阶数较少,并且转速的提高会导致固有频率先升高后降低;高频带范围内随着载荷增大振幅增大,低频带内润滑剂黏度增加模态频率降低。     

短时脉冲激励下隧道振动响应与模态参数识别

为了研究短时脉冲激振力下隧道结构振动响应及有效地提取隧道结构的模态特征。首先分析了锤击作用下的不同短时脉冲激振力精度及其频域特性,其次将短时脉冲激振力应用于上海地铁12号某盾构隧道进行了现场动力测试,最后分析了脉冲激振与隧道结构响应之间的传递函数,并结合随机减量、正交多项式法及自回归滑动平均模型法有效地提取隧道结构的模态参数。结果表明:短时脉冲激振力的中低频振动信号在隧道结构中传递特性较好,传递距离较远。隧道结构的模态频率呈现明显低频特征,前10阶模态频率在100 Hz以下。因此,短时脉冲激振力能够很好地应用于隧道动力测试及模态识别,可为基于模态特征的隧道结构损伤识别及健康监测多个研究领域提供有效的支撑和参考依据。