铁路桥梁横向振动模拟及适应快速行车结构型式的研究

针对铁路提速后出现的上承式简支钢板梁桥跨中横向振幅过大的问题,以羊楼司桥(L=32m单跨上承式简支钢板梁桥)为例进行实桥检测和数值模拟,建立车辆、线路、桥梁三者的联合模型,考虑轮轨接触力,应用MSC/DYTRAN大型结构分析程序进行车线桥动力相互作用的仿真分析。研究揭示我国用量最多的C62型货车以70∽80km/h的速度空载通过时,该跨度的钢板梁桥发生横向谐振的机理。此外,用该方法对32m跨长的组合梁结构进行桥梁动力特性及列车走行性分析,表明该结构满足提速货车和高速电动旅客列车走行的要求。研究结果对我国高速铁路桥梁建设和既有桥梁的改造具有积极意义。     

规则表面节理剪切力学行为研究

运用颗粒流软件中平行粘结方式建立岩石节理直剪模型,用smooth-joint接触方式生成两种规则节理表面。在不同法向荷载下进行直剪试验,研究了法向荷载与峰值剪切强度的关系和剪切破坏特征,以及法向位移、接触力和微裂隙数量随剪切位移的变化情况。发现规则节理的峰值剪切强度随锯齿倾角和台阶数量增加而增加,且与法向应力有较好的线性关系;节理表面颗粒接触力随外荷载和剪切过程而变化,易在锯齿尖端和台阶转折处密集分布;锯齿节理的锯齿尖端被剪断,但台阶节理沿台阶根部被剪断,法向位移因沿锯齿爬坡或被剪断的台阶顺时针旋转而增加;微裂隙数量在剪切过程中经历增长缓慢、快速增加阶段,最后趋于不再增加。     

不同牵引制动工况下轮轨接触有限元分析

针对城市轨道交通车辆轮轨关系问题,研究在不同牵引力与制动力作用下轮轨间等效应力和接触力的变化情况,建立地铁车辆LM型车轮踏面和60 kg/m型钢轨轮轨接触有限元模型.通过计算分析得出以下结论:牵引力作用时,车轮最大等效应力的分布相对于接触中心靠前,钢轨最大等效应力分布相对于接触中心靠后;牵引力和制动力对轮轨接触等效应力和纵向切应力的作用效果相反;随着制动力的增大,接触处纵向应力呈近似正比增大,钢轨上最大纵向切应力的分布相对接触中心位于接触斑后部.     

Probabilistic analysis of random contact force between geomembrane and granular material

A probabilistic method based on principle of maximum entropy was employed to analyze the randomness of contact force between geomembrane and granular material. The contact force distribution is exponential according to the proposed method and the grain size is the most important factor that affects the distribution of contact force. The proposed method is then verified by a series of laboratory experiments using glass beads and cobbles as granular material and a very thin pressure, indicating that film is firstly used in these experiments which give a reliable method to measure the contact force at each contact point.     

An analysis method for correlation between catenary irregularities and pantograph-catenary contact force

Pantograph-catenary contact force provides the main basis for evaluation of current quality collection; however, the pantograph-catenary contact force is largely affected by the catenary irregularities. To analyze the correlated relationship between catenary irregularities and pantograph-catenary contact force, a method based on nonlinear auto-regressive with exogenous input （NARX） neural networks was developed. First, to collect the test data of catenary irregularities and contact force, the pantograph/catenary dynamics model was established and dynamic simulation was conducted using MATLAB/Simulink. Second, catenary irregularities were used as the input to NARX neural network and the contact force was determined as output of the NARX neural network, in which the neural network was trained by an improved training mechanism based on the regularization algorithm. The simulation results show that the testing error and correlation coefficient are 0.1100 and 0.8029, respectively, and the prediction accuracy is satisfactory. And the comparisons with other algorithms indicate the validity and superiority of the proposed approach.     

基于单片机的弓网接触压力检测

随着现代铁路的高速发展,电力机车运行速度不断提高,保障电力机车高速、安全、可靠地运行已成为一大热点.这使得接触网-受电弓之间的接触力成为最重要的检测项目.介绍了弓网接触压力的检测原理,详细阐述了接触压力数据采集装置的硬件和软件相关设计.利用了压力传感器,并通过AD574实现了对压力数据高精度的采集,给出了实验的相关结果.     

多间隙平面机械系统动态性能分析

在考虑多间隙的条件下,对机械系统的动态性能进行了分析。首先,建立了转动副考虑间隙时的运动学模型,其次,选取了Flores接触力模型建立了间隙关节元素之间的法向接触力,并利用修正的"Coulomb"摩擦力模型计算了摩擦力。最后,以平面曲柄滑块机构为例,在机械系统中分别考虑单个间隙和多间隙进行了对比分析,并对不同尺寸的间隙关节进行了分别仿真,数值结果证明机械系统中引入间隙关节越多且间隙尺寸越大其动力学性能越恶化。     

LDDA动接触力的迭代算法

概述了接触非线性问题的各种分析方法,指出了用Lagrange Discontinous Deformation Analysis(LDDA)求解缝面接触问题有较大优点,与DDA方法比较,它对接缝的处理更真实、更自然;又因为LDDA对全部接触力进行平衡迭代,所以接触力的计算精度也较高;同时,推导了LDDA的基本公式,提出了一个新的计算动接触力的迭代求解算法-改进的Uzawa迭代算法,该算法的松驰因子是依据块体接触的物理特性而非按照数学理论选用的,算例表明:LDDA理论和与之相对应的动接触力的迭代求解算法具有较快的收敛速度和较高的计算精度。为接触问题的计算提供了一个有效的方法和工具。     

谐波驱动柔性关节机械臂接触力的动态特性

谐波驱动柔性关节机器人在约束空间的接触力的动态特性与接触环境刚度密切相关,环境刚度不同导致其动态特性不同,这与机器人自身动力学特性、传感器动态特性以及环境刚度等动态特性有关.通过对单自由度谐波传动系统接触力建模、理论分析,可知谐波传动接触力的动态特性与环境刚度密切相关,当环境刚度较大时,输出力基本取决于谐波齿轮柔性关节变形的负载力.基于建立的谐波驱动系统实验平台,利用动态信号分析仪进行了接触力的模型实验辨识研究,得到从电机驱动器到力传感器输出的动态特性模型,为接触力控制器设计提供参考.从实验辨识结果验证了理论分析的正确性,并在单纯速度反馈作为主动阻尼情况下,辨识得到接触力的闭环频率响应特性,根据闭环频响可知速度反馈阻尼可以增加系统力控制的稳定性.