钢箱梁的声振特性及影响因素研究

为分析钢箱梁的声振特性，联合锤击试验和统计能量分析（SEA）方法从统计能量分析参数和声振响应两方面进行研究。首先，以某钢箱梁节段[10.1 m（长）×4.8 m（宽）×3.1 m（高）]为对象，通过锤击激励获得顶板和底板不同位置的加速度频响函数。然后，建立SEA模型预测钢箱梁的振动声辐射，考察了各板件在100~5 000 Hz频段的模态数，并将加速度频响函数的仿真结果与实测值进行对比。最后，通过数值仿真分析，探讨了结构设计参数（加劲肋和横隔板）对统计能量分析参数和钢箱梁声振响应的影响规律。研究结果表明：除个别频带外，顶板和底板不同测点位置的加速度频响函数没有显著差异；SEA方法可较精确地预测钢箱梁的高频振动噪声，且相比有限元方法具有更高的计算效率；设置加劲肋后，板件的模态密度和输入功率均下降，子系统间的耦合程度降低，但板件的辐射效率增大；设置加劲肋后，顶板和底板的振动速度级在每个频带平均下降8.2 dB和6.7 dB，钢箱梁声功率级在每个频带平均减小3.1 dB（A）；相比加劲肋厚度而言，加劲肋间距对钢箱梁声振响应的影响更大，应优先作为声学优化的主要参数；横隔板可在一定程度上降低板件的振动响应，取消横隔板将导致钢箱梁声功率级在每个频带平均增大1.3 dB（A）。     

U形肋正交异性组合桥面板构造参数分析

针对U形肋+平钢板+混凝土板形成的正交异性组合桥面板，利用Ansys空间有限元软件，对组合桥面板的U形肋尺寸、U形肋间距、横隔板间距、钢顶板厚度及混凝土板厚度等主要构造参数进行研究，提出U形肋正交异性组合桥面板的合理构造尺寸，为今后设计提供了有益的参考。     

预测与降低柴油机油底壳辐射噪声方法的研究

介绍了一种针对车用柴油机油底壳辐射噪声预测和降低的方法,通过有限元/边界元法预测油底壳结构的动态特性、频响特性以及辐射声功率级,同时考虑油底壳中润滑油的流固耦合作用,提出在油底壳上布置加强板和使用复合材料的方法降低该油底壳的辐射噪声声功率级。     

钢箱梁桥面铺装体系结构优化研究

采用有限元分析的结构优化设计方法对钢箱梁桥面铺装体系进行整体优化研究。建立钢桥面铺装体系的有限元模型,选择包括钢板厚度、梯形加劲肋刚度、横隔板间距、铺装厚度等结构参数作为设计变量,建立铺装最大拉应力、铺装与钢板层间最大剪应力、加劲肋挠跨比、钢桥面板最大拉应力等指标的约束条件,采用零阶方法进行优化计算。结果表明,优化设计可以节省材料,降低造价。通过减小梯形加劲肋间距和横隔板间距,增大桥面板厚度和梯形加劲肋高度,可改善铺装的受力状况。     

钢桥面板顶板-U肋焊接接头热点应力的精细有限元分析

针对正交异性钢桥面板顶板-U肋焊接接头突出的疲劳问题,以广东虎门二桥坭洲水道桥为例,基于国际焊接协会推荐的热点应力法,利用ANSYS有限元软件建立的参数化热点应力精细有限元分析模型,对顶板-U肋焊接接头热点应力受顶板厚度、熔透率、组装间隙等参数的影响进行了精细有限元分析,结果表明:顶板厚度由16 mm增加到18 mm,顶板焊趾、焊根热点应力降低约26%、28%;顶板厚度由16 mm减小到14 mm,顶板焊趾、焊根热点应力增加约38%、96%;肋板厚度由8 mm增加到10 mm,肋板焊趾、焊根热点应力降低约20%,而顶板焊趾、焊根热点应力略有增加;熔透率由60%增加到100%(全熔透),肋板焊趾、焊根热点应力降低约10%;熔透率为30%时,组装间隙由0.5 mm增加到3.5 mm,肋板焊趾、焊根热点应力增加约9%;焊趾高度由8 mm增加到10 mm或角度由40°变为30°,顶板焊趾热点应力降低约4%或11%。最后,结合一种新兴的U肋内焊技术,即将传统的顶板-U肋单面焊接接头发展为双面焊接头,通过扩展上述参数化热点应力精细有限元分析模型,对采用U肋内焊技术后的顶板-U肋焊接接头热点应力的变化及受熔透率、内焊趾高度、内焊趾角度等参数的影响进行了精细有限元分析,以为今后U肋内焊技术在正交异性钢桥面板结构的工程应用提供一些合理化建议。     

正交异性钢箱梁U型肋加劲板极限承载力试验

以杭州湾跨海大桥通航孔斜拉桥钢箱梁U型肋加劲板为研究对象,按照相似理论设计制作了9块缩尺比例为1:3的扁平钢箱梁闭口U型肋加劲板模型,通过极限承载力试验研究加劲板稳定极限承载力.研究结果表明:9块加劲板模型在轴向荷载作用下发生的失稳破坏形态主要有3种,即母板破坏、母板与加劲肋共同破坏以及加劲肋破坏;各种破坏形态下模型的位移与应变具有相似的变化规律;模型的极限承载力随母板和加劲肋厚度的增加而增大,随着加劲肋高度和间距的增大而减小.     

等效辐射声功率分析方法在控制车内低中频噪声中的应用

为解决汽车车内低中频噪声对驾驶员及乘客的乘坐舒适性问题,以某SUV汽车作为研究对象,以等效辐射声功率(ERP)理论为基础,利用有限元数值仿真技术,分析在Trim Body(TB)车身硬点连接处施加三向振动加速度进行模态频率响应分析,根据车身ERP的响应,在车身前围板、前地板、后地板、后轮罩及车身顶盖,合理的布置阻尼贴片。最后,通过对比有无阻尼贴片状态下的驾驶员及后排乘客的辐射声功率及噪声传递函数(NTF),分析结果表明:增加阻尼贴片的辐射声功率在200-400Hz最大能降低4dB(A),同时NTF较优化前在100Hz-300Hz有3-5dB的降低,在300-400Hz有最大将近10dB的降幅,优化效果较为理想,为解决车内噪声中低频声品质问题提供了优化思路及方向。     

等效加劲板单元在U形加劲板稳定性计算中的应用研究

为解决大跨度扁平钢箱梁主梁U形加劲板数值仿真时计算模型过于庞大的问题,提出一种等效加劲板单元有限元计算理论和U形加劲板的简化方法。通过将U形加劲板中U形小箱肋简化为等效加劲条的处理方式,重新分配盖板的横向刚度,计算等效加劲肋对板件受力的影响,采用基于Ansys平台二次开发的Fortran语言进行稳定性分析,与全真壳单元有限元模型进行对比。结果表明：与全真壳单元模型相比,该文提出的等效加劲板单元模型挠度计算结果相对误差仅为5.9%,低阶模态下屈曲系数相对误差仅为2%左右;在该文计算平台的处理下,采用等效加劲板单元模型获得的前5阶模态的时间仅为全真壳单元的1/3左右。     

钢箱梁加劲板局部动力性能设计参数研究

为了解钢箱梁加劲板局部振动的特性以及结构与材料参数对其动力性能的影响规律,指导结构设计,以常见的钢箱梁梯形肋加劲板为例,基于有限元软件ANSYS二次开发,建立有限元模型(母板、横隔板与梯形肋的各个板件均用Shell63单元模拟,铺装层采用8节点实体板单元模拟),计算其基本动力特性,分析梯形肋的数量及厚度、横隔板数量、母板厚度、铺装层厚度等设计参数对加劲板自振频率的影响。结果表明:加劲板的2阶自振频率相比于1阶显著提高,之后阶次的增幅相对平缓,且四边固支的自振频率大于四边简支的自振频率,设计时加劲板的基频与高阶频率应分开考虑,且无需详细考虑每一阶高阶振动;合理确定梯形肋与横隔板的位置比增加数量更能有效提高相应的自振频率;母板、梯形肋与铺装层厚度的变化对自振频率的影响不明显,建议在设计规范的范围内取较低值。     

车用发动机表面辐射噪声的研究

本文以一台车用六缸柴油机为例，研究了发动机的表面振动和发动机的表面辐射噪声。首先阐明了发动机表面辐射噪声和表面振动之间的关系并对辐射比进行了较为详细的讨论；而后通过实验研究了发动机各部件的表面振动特性，并通过表面振动预测了该发动机各部件表面辐射噪声声功率和发动机总的表面噪声声功率。总声功率预测结果和该发动机实际声功率吻合较好，说明通过发动机表面振动可以较好地进行发动机表面辐射噪声声功率的预测和表面辐射噪声源的识别。     

带大U肋的轻型组合桥面板基本力学性能

为综合解决正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装层易损的难题,提出了由正交异性钢桥面板与薄层超高韧性混凝土STC组合而成的轻型组合桥面板结构。由于STC层显著提高了桥面板的刚度,因此可对结构进行优化。在带U肋轻型组合桥面板的基础上,提出了带大U肋的轻型组合桥面板方案。将此方案拟应用于某大桥,与原结构相比,用钢量基本不变,而面板-U肋-隔板三者间焊缝总长度减少36%,不仅降低了施工难度,也减少了焊接缺陷,进一步解决了钢桥面板疲劳开裂的问题。采用4种不同的结构体系,建立了钢箱梁节段有限元模型,基于热点应力法,对体系的6个典型疲劳细节进行疲劳验算。结果表明：在大U肋轻型组合桥面板中,6个疲劳细节的应力水平与传统U肋轻型组合桥面板接近,降幅效果基本一致;同时,通过计算说明了大U肋轻型组合桥面板具有良好的横向受力性能,其栓钉也具有足够的抗疲劳性能。为探究此轻型组合桥面板STC层的纵向弯拉性能,开展了负弯矩条带足尺试验,确定大U肋轻型组合桥面板的STC顶层名义开裂应力为24.1 MPa,远超STC层计算最大拉应力10.92 MPa。以上分析初步表明：带大U肋的轻型组合桥面板有较好的疲劳和静力性能。     

柴油机结构振动和辐射噪声特性研究

集多体动力学方法、有限元方法、声学边界元方法于一体,对某柴油机结构振动和结构辐射噪声特性系统地开展了数值预测和分析工作。通过模态试验数据修正了发动机各部件及组合结构有限元模型,确保了有限元模型的合理性。由计算所得发动机结构表面的振动速度值和试验值变化趋势一致,在部分频率段吻合较好。基于表面振动速度法通过Matlab编程获得了各部件的声功率级及其排序,能够有效地指导低噪声设计工作。通过有限元和边界元方法分别对不同激励工况下发动机结构振动响应和声学响应进行了预测,通过分析可知,在低频段范围内活塞激励和燃烧激励相对阀系激励对整机辐射噪声的影响大,高频段辐射噪声主要集中在1 700Hz左右频段,其中,阀系激励对该频段范围内辐射噪声的影响较大。     

车内低频振动噪声的虚拟传递路径分析

传递路径分析法是诊断汽车振动噪声问题准确有效的方法。试验传递路径分析耗时耗力且需要实制样车,为在整车开发初期诊断汽车振动噪声问题,对整车虚拟传递路径分析法进行了研究。首先建立了包含底盘的整车声固耦合有限元模型,采用频率响应法预测车内声学振动响应,发现驾驶员右耳声压在38 Hz处以及驾驶员座椅导轨振动在59 Hz处存在较大峰值。在有限元模型基础上建立了整车虚拟传递路径分析模型,该模型合成的声学振动结果与频率响应法结果吻合较好,验证了模型的正确性。利用虚拟传递路径法对两处峰值作诊断分析,根据分析结果对贡献量大的路径进行优化。优化结果表明,38 Hz处驾驶员右耳声压降低2 dB,59 Hz处座椅振动改善效果明显。     

发动机结构噪声的计算机仿真分析

以一台四缸发动机为例,应用计算机仿真技术分析了发动机的结构振动噪声。首先建立发动机总成有限元模型,通过模态分析,为发动机的结构修改提供依据。根据车用发动机的实际使用工况,在不同转速及爆发压力下对其进行动力学计算,得到发动机的表面振动速度级。通过改进发动机结构,使发动机的表面振动速度级降低了5.6dB(A)。     

Prediction of interior noise by excitation force of the powertrain based on hybrid transfer path analysis

In the early design stage of a vehicle, simulation of interior noise is useful for assessment and enhancement of the noise, vibration and harshness (NVH) performance. Traditional transfer path analysis (TPA) technology cannot simulate interior noise since it uses an experimental method. In order to solve this problem, hybrid TPA is employed in this paper. Hybrid TPA uses simulated excitation force as the input force, which excites the flexible body of a car at the mount points, while traditional TPA uses the measured force. This simulated force is obtained by numerical analysis of the finite element (FE) model of a powertrain. Interior noise is predicted by multiplying the simulated force by the vibro-acoustic transfer function (VATF) of the vehicle. The VATF is the acoustic response in the compartment of a car to the input force at the mount point of the powertrain in the flexible car body. The trend of the predicted interior noise based on the hybrid TPA corresponds very well to the measured interior noise, with some difference due to not only experimental error and simulation error, but also the effect of the airborne path.     

岩溶及采空区路基岩层顶板安全厚度确定方法研究

在深入分析岩溶及采空区岩层顶板安全厚度影响因素及岩溶岩层顶板安全厚度传统半定量分析方法存在的缺陷的基础上，结合潭邵高速公路岩溶及采空区路基稳定性的特点，提出利用三维非线性有限元分析手段和枚举优化理论确定岩溶及采空区岩层顶板安全厚度的方法。     

钢-混凝土叠合板组合梁桥收缩徐变效应分析

钢-混凝土叠合板组合梁桥的桥面板由预制板和现浇板叠合而成，预制板可以为现浇板提供浇筑模板，节省立模工序，加快施工进度。由于预制板和现浇板加载龄期存在差异，混凝土收缩徐变会引起现浇板、预制板和钢梁之间的应力重分布。本文以某市高架快速路（40+55+40m）钢-混凝土叠合板组合梁桥为工程背景，有限元分析结果表明，叠合板组合梁的桥面板收缩徐变应力约是现浇板组合梁的0.82~0.97倍，成桥后钢梁应力前者约是后者的0.80~0.94倍，叠合板对混凝土收缩徐变的“抑制”作用明显。     

GQJS在波形钢腹板连续箱梁桥施工过程计算中的应用

为研究波形钢腹板组合箱梁的变形特点,以山东鄄城黄河公路大桥为工程依托,基于桥梁结构分析软件GQJS采用了两种单元离散方式进行该桥的施工过程分析。方法1简称"1节点法",即顶底板混凝土和中间钢腹板单元共用节点,顶底板挠曲变形符合平截面假定,并用平钢板代替波形钢腹板,为考虑波形钢腹板褶皱效应,将波形钢板Q345钢材的弹性模量按轴向刚度等效的方法进行折减。方法2简称"2节点法",即顶底板混凝土单元节点独立,由钢腹板连接顶底板单元,顶底板挠曲变形不符合平截面假定,可以有相对位移,波形钢腹板控制上下节点相对位移。研究结果表明:采用1节点法和2节点法所得变形计算结果相差不大,并且都与实测结果相吻合,证明这两种单元离散方式均是可行的。