运用模态综合法的车桥自激激励耦合振动分析

针对车桥耦合振动影响自动化码头集装箱小车-低架桥结构安全和使用效率的问题,基于双协调自由界面模态综合法求解了车桥系统在轨道不平顺和轮对蛇形运动自激激励下的耦合振动时域响应,轨道不平顺时程通过Shinozuka一元多维平稳随机过程模拟法从轨道谱生成。用量纲分析法推导了结构动力模型相似条件,设计了试验模型,结合模型试验分析了铅芯橡胶支座、小车速度对车桥耦合振动响应的影响。模型试验与原型仿真结果相互验证表明:模态综合求解车桥耦合振动响应的仿真方法合理;使用铅芯橡胶支座可有效减小车桥加速度响应和支柱反力;车桥加速度响应随着小车速度的增大而增大,系统横向共振临界车速低于竖向车速,临界车速可由简支梁在移动集中力作用下车桥共振条件来估算。     

桥面不平引起车桥系统随机振动车速因素分析

将桥梁离散为梁单元,车辆简化为两自由度系统,桥面不平顺引起的车桥耦合振动荷载等效为虚拟激励荷载,建立移动车辆-桥梁耦合随机振动模型,运用虚拟激励法((pseudo excitation method,简称PEM)并结合模态综合叠加技术进行求解。将数值迭代结果与Monte-Carlo法对比,验证求解算法的正确性。以简支梁桥为例,在频域内对桥面不平顺引起车桥耦合随机振动的车速因素进行分析。结果表明:桥梁跨中竖向位移均方根值随车速变化较大,车速对位移和加速度功率谱曲线的1阶频率峰值和带宽影响显著;近支点加速度功率谱曲线的峰值、频率及带宽随车速变化明显。研究桥面不平顺引起的车桥耦合随机响应,车速对桥梁和车体振动影响不可忽略。     

公路桥梁抗震性能评估研究

综述公路桥梁抗震性能评估研究现状,归纳了地震灾害中桥梁的破坏模式,总结 了振动评估方案及实施中的主要问题,包括评估模型的组成及评估过程中的抗震验 算。众多因素影响桥梁的抗震性能,借助专家系统综合考虑抗震验算和专家知识,给 出评估结论。     

移动质量激励下梁动态响应分析与试验研究

以移动质量激励下的梁为研究对象,建立了移动质量-简支梁和移动质量-悬臂梁耦合振动模型.考虑了移动质量的重力、Corilous加速度和惯性加速度对梁横向振动的影响,利用得到的级数解编制程序分析了移动质量参数变化对梁动态响应的影响.建立了移动质量激励下的梁动态响应试验平台,通过试验得到了各种规格质量块以不同运动速度激励作用下的梁动态响应曲线.试验结果表明了移动质量激励下梁动态响应模型的正确性.     

轨道交通车桥耦合振动仿真改进方法与应用

针对车桥耦合振动软件仿真模型中不能全面分析系统振动响应的问题,利用SIMPACK软件的柔性轨道模块,并结合自编的钢轨*. ftr文件,提出一种基于SIMPACK与ANSYS软件的联合仿真改进方法。进而建立车辆-浮置板轨道耦合振动分析模型,并计算钢轨与浮置板结构的位移响应,计算结果与已有文献对比吻合良好,验证了该耦合方法的正确性;最后以某高架简支U形梁桥为研究对象,建立列车、轨道、U形梁与桥墩的耦合振动精细化模型,对桥梁系统的振动响应进行分析。结果表明:利用改进方法建立的模型能全面地分析车桥系统各结构的振动响应,分析结果可为桥梁减振设计提供参考。     

路面激励空间效应对车桥耦合随机振动的影响

基于GB/T 7031—2005路面不平顺功率谱,建立多点相干输入激励的车桥耦合振动模型,研究路面输入激励空间效应对车桥耦合振动响应的影响。将三轴自卸汽车离散为三维九自由度的弹簧-阻尼-质量体系,桥梁离散为板-壳实体单元,考虑路面不平顺输入激励的时滞性和相干性,基于虚拟激励法建立路面相干激励的三维车桥耦合随机振动模型。以三跨连续梁桥为背景,研究路面输入激励的相干效应、时滞效应及一致效应对车桥系统、车辆振动及频谱特性的影响。结果表明:3种输入激励的空间效应对桥梁位移和加速度振动响应存在差异,路面激励的空间效应对车体响应影响比后悬架明显;路面输入激励的空间效应对车-桥耦合与路面谱的共振频率影响较小;研究路面不平顺激励对车桥耦合振动影响时,需考虑路面不平顺输入激励的空间效应。     

路面谱函数对车桥耦合随机振动敏感性分析

将桥梁离散为梁单元,车辆简化为两自由度车模型,基于虚拟激励法建立车桥耦合随机振动模型。分别以GB7031谱、Wang谱及ISO谱三种路面不平顺谱函数作为不平顺激励输入,研究路面谱函数对简支梁桥及车辆振动响应的影响。分析三种路面功率谱对桥梁竖向振动响应的影响,研究不同路面谱函数作用下车速对桥梁振动响应的敏感性及车辆振动对路面谱函数的敏感性。研究结果表明:三种路面谱函数引起的简支梁桥跨中竖向位移均方根曲线形状相似;路面谱与车桥耦合共同作用,桥梁及车辆共振频率出现在桥梁一阶频率处;ISO谱引起的车辆振动响应受车速变化敏感性较弱,但桥梁振动响应受车速影响敏感性较强;GB7031谱和Wang谱引起车辆和桥梁的动力响应及频率特性接近,GB7031谱计算结果略大于Wang谱。     

功能梯度压电材料梁的热-机-电耦合振动及屈曲特性分析

为提高粱理论对静动态响应预测的可靠性和准确性,基于一种n阶广义梁理论,研究外驱动电压及轴向机械载荷共同作用下功能梯度压电材料(Functionally graded piezoelectric material,FGPM)梁在热环境中的耦合振动及屈曲特性.考虑温度沿梁厚按不同类型稳态分布,采用Voigt混合幂率模型表征FGPM梁的材料属性,应用Hamilton原理统-实施静动态建模,采用Navier法求解FGPM简支梁的动态响应.分析不同梁理论、不同温度分布、热-机-电耦合效应、材料组份梯度指标、跨厚比等诸多参数对梁振动频率和屈曲临界载荷特性的影响,揭示多因素影响下FGPM梁耦合屈曲和耦合振动这两类静动态力学行为之间的二元耦联性.结果 表明,通过改变外驱动电压大小和极化方向均可实现FGPM梁在热-机-电耦合作用下的振动控制以及稳定性安全设计.     

基于有限元梁轨枕的轮轨高频振动模型

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立车辆-轨道垂向耦合模型,轨枕采用有限元梁模型.在轮对扁疤初速度激励模型和位移激励模型下,计算车辆轨道系统的振动响应,并与轨枕集中质量模型仿真结果进行比较.结果表明,轨枕模型的选取对轮轨力影响较小,但轨枕有限元梁模型可以反映沿轨枕长度方向在不同时刻的振动响应,而且计算出轨枕振动的速度分布可为轨道系统辐射噪声计算提供振动数据.     

MATLAB在车桥耦合振动问题中的应用研究

移动荷载质量的影响给荷载-桥梁系统的振动方程的求解与研究带来很大的困难。本文利用MATLAB对二分之一车模型作用下简支梁的车桥耦合振动方程进行研究,以一座大跨斜拉桥为例,研究了汽车以各种速度通过桥梁时斜拉桥的动力响应。实践证明：基于MATLAB内部函数ODE求解系统运动方程组的二次开发函数,较好地解决了车桥耦合振动问题的数值求解,在保证精度的前提下,缩短了计算所需的时间。     

回转梁动力学方程求解的数值方法研究

考虑驱动力矩、重力、哥氏力、运动阻力和惯性耦合力，根据考虑横向弯曲变形的Euler-Bemoulli细梁模型，并考虑离心力作用下的拉伸变形，建立回转运动梁的动力学模型。将梁根部的回转角度分解为整体刚性运动回转角度和刚体运动和柔性运动激发刚柔耦合回转角。将梁的柔性振动位移也分解为由整体刚性回转角所激发的动力激励振动和刚柔耦合回转角运动及刚柔耦合项共同激发的刚柔耦合振动。整体刚性回转角和动力激励振动，通过数值方法(如龙格-库塔法)求解，而将刚柔耦合回转角和刚柔耦合振动，通过奇异摄动法求解。通过数值方法和奇异摄动法相结合的方法，能够正确计算刚柔耦合回转角及其对梁振动位移的影响，更精确、深入地分析回转梁的动力学特性。     

滚珠丝杠系统的动态特性

基于铁木辛柯梁假设,考虑丝杠轴的横向剪切,建立丝杠-工作台系统动力学模型.分析得出,丝杆轴各向振动之间存在着非线性与耦合因素,其横向振动可通过受迫振动达芬方程进行表达;受迫激励来自于弯曲振动的耦合影响,其产生的原因是由于铁木辛柯梁假设下梁的剪切变形.通过动态特性实验的主分量分析,验证了滚珠丝杠动力学模型及其特征描述的正确性.借助于该受迫振动达芬方程可以实现系统稳定性分析,为机床振动控制与动态特性研究提供了重要基础.     

离心泵转子振动研究现状与展望

针对国内外文献中所分析的离心泵转子振动的影响因素,结合试验所得结果对离心泵的计算模型、计算设计方法和振动故障等研究现状进行综合分析,提出离心泵转子振动分析应在已有的分析理论基础上分别分析离心泵的汽蚀、流体激振、密封间隙力等因素对离心泵转子振动的影响,并提出将流固耦合、汽蚀和碰摩耦合理论综合起来分析离心泵转子部件的振动现象.     

轴向运动耦合热弹梁的稳定性分析

研究了轴向运动梁的耦合热弹稳定性.根据轴向运动梁的运动微分方程和考虑变形影响时的热传导方程,得出了温度场和变形场耦合情况下梁的耦合热弹运动微分方程.对两端简支轴向运动梁耦合热弹振动的复频率进行了数值计算,得出了无量纲复频率与无量纲运动速度之间的关系曲线.分析了无量纲热弹耦合因子、无量纲运动速度和梁的长高比对梁的临界速度和稳定性的影响.     

基于参数识别的桥梁冲击系数随机响应优化方法

随着行车速度的不断增高,路面高低随机不平顺引起车桥结构强烈的耦合振动严重影响工程结构的服役性能,乘客舒适性、桥梁及车辆的安全性受到大量的关注。在设计领域,动力学分析及优化受到诸多困难的干扰。将虚拟激励法与辛数学方法相结合对车桥系统动态响应进行数值分析,基于正交分析技术建立影响因素强度分析,以识别设计因素的相对重要性,例如车辆重量、刚度、速度、轨道不平顺、接触模型、桥梁跨度、支撑形式和材料参数。基于参数重要度推导基于虚拟激励法的高效灵敏度分析方法用于优化关键因素,并用数值算例证明了方法的准确性和计算效率。结果表明,影响桥梁各个位置的因素差异很大,冲击系数随着桥表面的粗糙度增加而增加,影响因素主要是车辆悬架刚度、阻尼和速度参数,并通过参数优化有效降低了主要影响因素对桥梁的影响。     

短波不平顺对高速动车组ATP天线梁弹性振动特征的影响

ATP天线梁是位于动车组转向架上的重要部件之一，在动车组实际运行过程中会发生明显的弹性振动。搭建刚柔耦合动力学模型，通过施加扫频激励，获得天线梁的工作模态频率。构造含短波不平顺的随机激励并将其作为模型的输入，采用数值方法，获得天线梁在不同激励参数和不同运行速度下的振动响应。从应力的时域、频域、RMS值以及应力谱等角度分析以上因素对天线梁弹性振动的影响，揭示天线梁发生弹性振动的原因。短波不平顺波长与列车速度形成的激扰频率，与天线梁的工作模态频率接近时会导致其弹性振动加剧。天线梁中部T4位置的应力值随短波不平顺波深呈线性增加，且应力谱中高幅值应力的频次明显增加。通过调整车辆的运行速度以避开天线梁的敏感频率，可使天线梁弹性振动水平明显降低。研究结果对揭示高速动车组ATP天线梁弹性振动机理、提出天线梁弹性振动抑制方法等具有一定的参考意义。     

浅议公路桥梁设计和施工的注意事项

随着我国经济的快速发展,公路建设实现了跨越式发展,特别是公路桥梁方面的建设工作,在一定程度上消除了我国公路压力,虽然近年来我国在公路桥梁建设中有了明显的发展,然而依旧存在各种各样的问题,对公路桥梁项目的设计和施工作业带来的阻碍.基于此,本文简要分析了公路桥梁设计和施工期间存在的不足以及相关要点,并探究了一系列的注意事项...     

振动模态对压电发电机陶瓷片粘贴位置的影响

通过对压电单晶悬臂梁振动发电机陶瓷片建模及理论计算,分析了一阶振型与二阶振型状态下陶瓷片不同贴片位置与振动发电机发电能力的关系,利用欧拉伯努利梁模型并通过电机开路电压、短路电流及LED照明试验,得到了最佳贴片位置.试验表明在一阶模态时,陶瓷片贴于悬臂梁根部的电机能够获得最大的发电量,对4种不同贴片位置电机的发电试验显示...     

地声检测系统与海底耦合振动模型

为解决置于海底的检测系统真实接收舰船地震波信号的问题,提出了检测系统与海底沉积物之间的耦合振动形成原理.采用耦合理论,分析了检测系统和海底沉积物之间的耦合振动过程,建立了质量-弹簧-阻尼耦合振动系统模型.通过耦合模型的受力分析,得到了耦合振动系统的传递函数,其频响曲线呈现低通滤波器的特性.计算仿真和实验结果吻合,表明耦合振动系统在幅度和相位上对真实舰船地震波信号进行了调制.通过影响耦合谐振频率因素的分析,指导了检测系统的设计,提高了频带宽度,减少了耦合振动对信号接收的影响.     

车桥耦合振动的拱桥吊杆应力冲击系数分析

基于车桥耦合振动理论及地基微波雷达现场试验,研究了高速铁路拱桥的吊杆应力冲击系数。列车和轨道-桥梁模型分别采用刚体动力学和有限元方法建立,两子系统间通过轮轨线性Hertz接触理论实现耦合。采用地基微波雷达对吊杆两端位移进行测试,分析得到桥梁动力特性、吊杆应力时程及其冲击系数。对比地基微波雷达试验数据,验证理论模型的正确性,并基于该模型分析车速、单双线行驶和轨道不平顺对吊杆应力冲击系数的影响规律。结果表明:吊杆应力冲击系数随车速的增加而增大,当车速为300km/h时车桥共振导致吊杆应力冲击系数显著增大;德国低干扰轨道谱样本对吊杆应力冲击系数影响较小,但随着轨道平顺性的劣化,吊杆应力冲击系数显著增大。