地铁列车运行引起地表振动的预测模型及其试验验证

针对地铁列车运行引起的地表振动响应问题,提出了一个数值预测模型。该模型根据移动荷载作用下的动力响应解,把地铁列车运行引起的振动问题归结到计算频率-波数域内的传递函数和频域内移动轴荷载的问题上。传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型来计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺激励下简化的轮轨接触力。利用此模型计算了北京地铁1号线东单站至建国门站区间地铁列车运行引起的振动响应,并利用现场振动试验数据对计算结果进行了验证。结果表明,此模型具有良好的适用性,可应用于地铁列车运行引起的地表振动的预测。     

基于Galerkin截断的薄膜-床面耦合振动响应分析

将废塑料薄膜进行分选回收是目前最为高效节能的塑料垃圾处理方式,废旧塑料薄膜及床面的振动会直接影响分选的效率。提出了将薄膜模型和床面模型结合建立薄膜-床面耦合系统动力学模型的方法。并通过受力分析,利用Galerkin截断将床面的变形表达为模态函数的线性组合,建立了薄膜-床面非线性耦合振动微分方程。研究了不同截断阶数对薄膜-床面耦合非线性振动动态响应的影响,确定了保证薄膜-床面耦合系统振动收敛性的Galerkin截断阶数。通过床面位移响应对此方法进行了验证和对比,结果表明Galerkin截断法适用于求解耦合系统振动分析,且计算速度较快。     

综合交通枢纽车致振动响应特性研究

针对"站桥合一"的大型综合交通枢纽工程,研究在不同行车速度和不同线路工况下候车厅楼板以及大跨度悬挑结构的振动响应传递规律,研究列车高速过站时站房结构的动力响应,分析客运站各个楼层的动力响应规律、车致振动在客运站内的传播衰减规律。首先,以南昌西站站房结构为例,利用无砟轨道双层梁模型对轮轨力进行数值模拟,采用有限元法建立列车-轨道-站房耦合系统整体动力学分析模型,在有限元模型上施加不同工况的列车荷载,研究结果表明正线列车所致振动响应远小于到发线列车所致振动响应,双线行车所致振动响应约为单线行车的两倍,车致振动沿着与线路垂直方向和楼层高度方向快速衰减,车致振动沿着框架柱传递振动响应,但是轴柱中心线的振动响应小于跨中的振动响应。车致振动响应沿着高度方向呈现指数衰减。车致振动响应的垂向振动、横向振动存在量级上的差异,因此综合交通枢纽车站的振动舒适度问题可以主要关注竖向振动。     

自同步振动及振动同步传动的机电耦合机理

自同步振动和振动同步传动在机械工程上已获得成功应用 ,但是振动机械实现自同步振动和振动同步传动的过渡过程长期以来却一直不明确 ,利用现有的振动机械模型还不能定量解释系统从不同步到同步、或是从一种同步状态过渡到另一种同步状态的物理过程。本文对此进行了专门的研究 ,在传统的振动机械模型基础上建立了电机 -振动机械系统的机电耦合模型 ,利用该模型进行数值模拟对过渡过程中的一系列实际现象做出了合理的定量解释 ,揭示了自同步振动和振动同步传动的机电耦合机理     

基于弹簧振幅放大的电磁式振动发电设计

针对新能源振动发电技术,提出了一种利用弹簧增大振幅的电磁式振动能量收集装置。为提高能量收集效率,利用电机电磁模型和质量-弹簧-阻尼振动模型对能量收集装置的输出电压进行了建模分析。针对振动频率为15 Hz、振幅1 mm的样例工况,对弹簧振幅放大机构进行了最优化设计;根据优化结果利用Solid-Works软件对弹簧振幅放大机构进行建模,并将模型导入ANSYS软件进行有限元分析,对振幅放大机构设计方案的合理性与可行性进行评估;最后,制作样机并搭建了振动发电实验平台,对样机进行实验验证。实验结果表明,所设计方案在样例工况下将动子振幅放大7.98倍,空载电压达22.8 V,最大输出功率为0.44 W。为使本装置能够应用于更为广泛的领域,利用3个不同频率工况进一步验证了所设计装置与所提方法的有效性。     

复合材料构件步行车辆的弹性振动分析

复合材料具有高强度-重量比和高刚度-重量比,它用于步行车辆结构设计可减轻相对运动部件的重量,降低能量消耗,抑制弹性振动.本文利用动力学虚功原理建立了具有复合材料构件步行车辆系统的动力学有限元模型,对四足步行车辆模型进行了模拟计算,以说明使用复合材料的优越性.     

双转子航空发动机整机振动建模与分析

针对实际的双转子航空发动机,建立了航空发动机双转子-支承-机匣耦合动力学模型.在耦合模型中,利用有限元方法对转子和机匣系统进行建模;支承系统采用了集总参数模型,计入了滚动轴承和挤压油膜阻尼器的非线性;定义了5种支承和连接方式,以适应复杂的双转子航空发动机转子-支承-机匣耦合系统建模.运用Newmark-β法和改进的Newmark-β法(翟方法)相结合的数值积分获取系统非线性动力学响应.最后进行了航空发动机的整机振动分析,分析了系统临界转速、应变能及不平衡响应灵敏度,研究了挤压油膜阻尼器的减振特性以及系统突加不平衡的瞬态响应.     

高架轨道交通引起的环境振动影响分析与预测

对高架轨道交通系统引起的环境振动影响进行理论分析和数值计算,建立了车-桥和墩-土两个子系统模型,通过车-桥子系统模型得到作用在墩-土子系统上的动荷载,然后利用墩-土子系统模型计算出在该荷载作用下周围环境的动力响应;进一步通过参数分析研究了各种因素对环境振动的影响规律。结果表明:高架轨道交通引起的环境振动随振源距离的增大而逐渐减小,并且受到桥梁跨度、桥梁质量、桥墩基础埋深、车辆轴重、列车速度、土的性质及支座刚度的影响。根据计算结果运用回归的方法提出了高架轨道交通引起环境振动的预测公式,并通过与北京地铁5 号线的实测结果和其他预测公式的比较进行了验证,表明所提出的预测公式具有较高的准确度和适应性。     

基于机电类比的线-角振动激振器参数辨识北大核心CSCD

针对电磁式线-角振动激振器动力学参数难以直接获取的问题,提出一种基于机电类比原理的动力学参数辨识方法,可获取该激振器单轴和耦合振动的动力学参数。首先,介绍了电磁式线-角振动激振器的结构组成及工作原理,并建立激振器单轴振动以及耦合振动的运动微分方程;其次,基于导纳型机电类比原理建立含力学参数的单轴振动以及耦合振动机电类比模型;最后,根据机电类比模型建立含动力学参数的阻抗公式,结合附加质量法得到激振器动力学参数辨识模型,进一步通过数值仿真验证模型有效性,仿真结果表明:该方法具备较高的辨识精度以及抗噪声能力,各参数的辨识相对误差均在5%以内。     

大比尺高拱坝泄洪振动水弹性模型研究

以拉西瓦拱坝为工程背景,采用加重橡胶,建立了大比尺（1：100）的水弹性模型,全面模拟了“坝体-地基-库水-动荷载”四位一体流固耦联的振动系统。利用该水弹性模型,采用先进的测试手段和数据分析处理软件,对拉西瓦拱坝的模态以及多种泄洪工况下拱坝的振动响应进行全面的测试和分析。采用流激振动反分析方法,求得泄洪振动的等效荷载,得到整个结构的动力响应,最后对泄洪诱发的坝体振动影响作出了评估。     

地下高铁致结构振动全过程分析及隔振支座减隔振性能研究

地下高铁运行引起的振动通过周围地层传播会导致附近地下结构以及地上邻近建筑的二次振动,从而影响周边环境及建筑物的使用性能.以某商业综合建筑为背景,结合相关参数及现场实测数据建立"隧道—土体—建筑底板—上部结构"全过程三维有限元分析模型,计算地下高铁运行时结构振动响应.结合振动控制标准进行评估,并针对竖向隔振支座的减隔振效...     

不同时速列车振动荷载下衬砌拱圈振动响应传递规律

通过高速铁路隧道衬砌振动响应的现场试验,发现隧道衬砌拱圈在列车荷载作用下,其振动加速度幅值随车速的增大而增大,且拱圈横向振动与竖向振动呈现不同的传递规律。文中开展理论分析与仿真计算,建立ABAQUS有限元平面模型,采用动力隐式算法对不同车速列车荷载作用下的隧道衬砌拱圈振动响应问题进行了理论分析,得出以下结果:有限元数值计算结果与实测结果基本吻合,可用作对实际测量数据的补充与预测;隧道振动响应随列车速度的增加而呈现增大趋势;不同车速引起的衬砌振动加速度响应传递规律一致;不同车速引起的衬砌竖向振动加速度幅值在拱顶位置较小,且随列车时速增大而变化不明显;衬砌拱顶横向振动明显随列车速度的增大而增大,但不同车速引起的衬砌横向振动在隧道圆心水平位置（即0°与180°）随列车时速变化不明显,且振动幅值较低;拟合了不同时速列车引起的隧道衬砌横向与竖向振动加速度的经验公式。     

地铁产生的环境振动及轨道结构减振分析

以南昌地铁1号线八一广场段为工程背景,对轨道-隧道-大地的三维有限元模型进行动力学分析。分别建立三种道床模型：整体道床、弹性支承块道床和钢弹簧浮置板道床。以振动加速度、1/3倍频程振动加速度级和Z振级作为评价指标,比较不同轨道结构下隧道壁及地面的振动响应。随之减振道床支承刚度的变化,分析道床的自振频率对减振效果的影响。计算表明：列车引起的地面振动主频在40 Hz附近;减振道床的自振频率对减振效果有较大影响;钢弹簧浮置板道床减振效果明显优于弹性支承块道床。     

基于地面共振试验的操纵面间隙非线性颤振分析方法

以某型民机带中心对称间隙的方向舵为研究对象。按动力相似准则设计了尾翼颤振风洞模型,通过地面共振试验获得不同操纵刚度和自由间隙组合情况下方向舵旋转模态的力频曲线,根据收敛的频率值获得有限元模型作动器单元的等效刚度,经动力学特性修正后的有限元模型进行了颤振分析。风洞试验后通过比较表明,计算结果与试验结果吻合:①颤振速度一致;②颤振频率的偏差不大于6.5%;③颤振型一致。由此可见,根据试验频率得到的等效操纵刚度是准确的,用来预测弹性操纵面的极限环振荡临界速度是可行的,可以作为民机适航符合性验证的一种手段。     

《不同隧道断面结构处的地表振动分析》

地铁列车的振动对隧道周围土体强度和变形有较大的影响。本文以北京地铁5号线的隧道尺寸和土质特性为研究背景,用有限元软件对圆形隧道和矩形隧道在相同列车振动荷载作用下的动力响应进行计算,给出了隧道周围土体的变形情况和地表位移。并将这两种断面的有限元计算结果进行比较和分析,为以后的工程设计提供依据。     

地铁隧道钻爆施工地表振动速度特征研究

为了研究地铁隧道爆破振动规律并有效地控制爆破振动危害,对贵阳地铁二号线一期工程隧道爆破开挖进行实时监测,然后对监测数据进行回归分析,计算出爆破地震波衰减系数α和k值,并利用大型有限元软件LS-DYNA对爆破施工进行数值模拟,结果表明:用萨道夫斯基公式对地铁隧道掘进的地表振动速度进行拟合时,隧道掘进前方比掘进后方的相关性较好,数值模拟计算所获得的地表振动速度规律与现场监测结果基本一致,地铁隧道掌子面后方已开挖区的地表振动速度存在放大现象。因此,在进行爆破施工方案设计时,必须考虑已开挖区的地表振动速度放大的影响,保障掌子面后方地表建筑物的安全。     

地铁引起建筑物振动评价研究

因为不能直接量测地铁环境中拟建建筑物的振动,介绍基于理论计算分析对地铁运行引起建筑物振动的评价方法。由于地铁隧道底面振动记录资料缺乏,量测困难;列车-轨道-地基系统的模拟不尽完善。针对上海地铁隧道正上方某拟建建筑物的振动问题,建立上部结构的刚性地基有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动在时域内的响应。利用傅里叶变换,对结构时域内的响应进行频域分析,根据国家标准对地铁引起建筑物的振动做出评价,从而为地铁环境中建筑物防振设计提供依据。     

钢轨动力吸振器减振降噪特性分析

采用钢轨动力吸振器是降低轮轨振动噪声的有效措施之一,基于有限元和边界元法建立钢轨动力吸振器振动噪声计算模型,分析单自由度钢轨动力吸振器系统和多重钢轨动力吸振器系统的减振降噪性能差异,调查在不同车轮钢轨表面粗糙度、不同列车运行速度工况下钢轨动力吸振器结构降噪特性。计算结果表明:多重钢轨动力吸振器结构较单自由度钢轨动力吸振器结构有更为优良的减振和降噪性能。随着列车运行速度增加,轮轨总辐射噪声增加,同时钢轨动力吸振器结构的降噪效果也有一定提升,而对于不同轮轨表面粗糙度,钢轨动力吸振器降噪量效果不会有较大的波动。     

地铁隧道掘进爆破地表振动效应研究

以武汉地铁2号线隧道工程为背景,采用现场爆破振动监测及数值模拟方法,对掘进爆破过程中产生的地表振动效应进行研究。结果表明,掌子面后方沿隧道轴线已开挖区地表振动速度存在放大现象,数值计算所获得的地表振速峰值与现场监测结果吻合较好,其变化规律和特征与实测结果基本一致,证明采用数值模拟方法研究隧道掘进爆破产生的振动效应是可行的,能为后续的施工提供参考。     

隧道下穿匝道爆破振动控制技术及效果分析

桐庐隧道下穿杭新景高速公路桐庐互通匝道,围岩软弱,埋深浅,必须严格控制爆破振动,保证匝道安全。通过采用单循环进尺1.5 m短台阶,掏槽孔装药长度1.4 m,孔内外微差相结合,孔内采用跳段导爆管雷管,掌子面中心区域炮孔采用1段联接,周边区域采用9段、11段串联联接,实现了地表爆破振动强度小于10 cm/s的安全标准。分析匝道地表爆破振动强度监测数据发现:(1)掌子面爆破时,掌子面拱顶地表位置的振动强度并一定最大;(2)隧道开挖形成空洞,产生空洞效应现象,使得开挖部分上方的地表振动强度大于未开挖部分;(3)隧道埋深越大,爆破振动放大系数越小,空洞效应越弱。