柔性双层隔振系统振动能量解耦方法及应用

为解决难以利用能量解耦法设计柔性双层隔振系统的问题，提出一种能够表示柔性设备和中间质量弹性模态特点的多自由度模型；基于该模型，提出采用广义弹性力对柔性隔振系统进行解耦的方法，并推广到柔性结构中；以某内燃动车动力总成双层隔振系统为例，基于所提方法探讨了构架弹性模态下刚体振动与弹性振动的耦合情况；最后通过振动实验台验证了该方法的有效性.研究结果表明：机组一级隔振系统垂向频率从12 Hz降低到8 Hz后，系统所有模态频率均得到不同幅度的下降，前两阶刚体振动模态频率下降最明显，分别下降50.00%和49.98%；构架弹性模态频率比机组弹性模态频率更低，影响更大，构架弹性模态频率下降8.32%，机组弹性模态频率下降0.80%；在构架弹性振动模态振动中，构架弹性振动能量所占比例提高14.88%，刚体振动能量所占比例降低90.64%，降低一级隔振系统垂向频率能够提高振动解耦效果，减少振动传递.     

基于Matlab的单自由度振动系统的数学仿真实验

根据单自由度振动系统数学模型，设计了单自由度振动系统的数学仿真试验，实验结果给出了振动方程的数值解，并用几何方式定量描述了振动过程和频幅特性。     

一类摩擦碰撞振动系统的周期振动特性研究

建立了一类两自由度摩擦碰撞振动系统的力学模型,确定Poincare截面,通过数值仿真,分析了系统在简谐激振力作用下的周期碰撞振动特性,并讨论了传动带运动速度、传动带与质量块间的摩擦系数对系统周期碰撞振动特性的影响.研究结果表明系统的周期碰撞运动的形式呈现多样化,且在一定的系统参数下,传动带运行速度和摩擦系数的变化对系统的冲击速度影响不大,但对系统的动力学特性有较大的影响.     

初始位移作用下车身振动系统的能量消耗

为研究车身垂向振动过程中减振器的能量消耗特性,推导初始位移状态下减振器在一个周期内消耗的能量(阻力功)的计算公式,得知仅在初始位移作用下,车身振动系统减振器消耗的能量只与阻尼比有关,与车身振动系统的固有频率无关。研究表明:对于单自由度振动系统,系统的阻尼比大于0.3时,减振器在一个周期内消耗的能量占初始位移状态输入系统功的98%,分别减小阻尼系数、增大质量、增大刚度,都会使减振器在一个周期内消耗的能量减少,振荡持续时间延长,有利于车身振动系统模态参数的测量。     

高速列车牵引变压器悬挂参数动态优化设计

为了优化牵引变压器悬挂参数, 建立了车辆设备21自由度刚柔耦合系统模型, 并基于新型快速显式数值积分法求解了车辆和牵引变压器的振动响应; 计算了车辆系统在不同速度等级下的舒适度指标和设备振动烈度, 确定了变压器最优悬挂频率; 建立了变压器数学模型与车辆设备刚柔耦合模型, 结合最优悬挂频率、振动烈度、舒适度指标、隔振器动态作用力以及变压器悬挂模态与车辆地板局部模态匹配指标对隔振器参数在动态条件下进行多目标优化, 计算了牵引变压器隔振器最优参数。研究结果表明: 当牵引变压器悬挂频率比为0.82~0.98时, 车辆舒适度低于2, 设备振动烈度低于4.5mm·s-1, 满足相关规范要求; 经过优化最终确定第1组隔振器垂向刚度、三组隔振器刚度比、每组隔振器三向刚度比分别为2 142N·mm-1、1∶1.3∶2.5、1.7∶0.5∶1, 与变压器原始悬挂方案相比优化后变压器振动烈度最大降低42% (在速度高于200km·h-1条件下), 车辆一位端、中部、二位端舒适度指标平均提升3.53%、3.45%、2.01%, 第1、4隔振器垂向作用力平均降低13.3%, 第2、5隔振器垂向作用力平均降低3.8%, 第3、6隔振器垂向作用力平均降低20.9%。可见, 优化后车辆舒适度、设备振动烈度和隔振器垂向动态作用力均有较好改善。      

振动系统随机激励与响应信号的分析

通过对随机激励下的单自由度和多自由度线性振动系统的激励与响应信号进行分析处理，从而在时间域内用确定性信号建立起了振动系统输入与输出之间的关系。     

单钢轮振动压路机减振性能影响因素分析

为分析影响单钢轮振动压路机减振系统性能的因素,建立单钢轮振动压路机-土壤系统2自由度动力学模型,得出压路机减振系统的主要影响因素为减振器本身的性能与结构参数、压路机振动系统参数、压路机上下车质量参数及被压实材料的性能等。分析表明:在保证减振器在橡胶态工作的条件下,选择合适的减振器刚度和阻尼,并采用合理的连接排布方式;综合考虑压实能力和减振系统性能2方面选择压路机的振幅和频率;合理分配压路机上下车的质量,保证上下车的质心位置与减振器作用力中心及钢轮激振力作用中心重合等,能大幅提高单钢轮振动压路机的减振性能。     

钢筋网对道路混凝土振动的阻隔及对策

道路工程中,钢筋网下的混凝土往往不容易振动密实,钢筋网对振动能量存在阻隔作用。通过比较振动加速度的层间差异和测定分层密度等方法,研究振动能量在混凝土中(钢筋网上、下)的传播情况。研究表明:经过单层钢筋网的阻隔,振动能量在水平方向上约衰减12%,竖直方向上约衰减19%;振捣棒周边混凝土的硬化状态对振动能量的传播有一定影响;钢筋网的存在对其上混凝土的密实无显著影响,对其下混凝土则影响较大;振动频率和振动延续时间是影响振动能量衰减系数的关键因素,适当的增大振动频率、延长振动延续时间可以有效的抑制能量衰减。     

机车传动系统扭转与轮对纵向耦合振动稳定性

为研究机车打滑时传动系统扭转与轮对纵向耦合运动作用下传动系统的稳定性,建立了机车单轮对传动系统动力学模型,考虑了轮对回转与纵向振动自由度,对非线性系统微分方程在平衡点附近线性化,并根据线性化系统在状态空间中的特征值判断系统的稳定性,绘制了振动系统临界稳定曲线.分析结果表明:由于轮轨粘着系数的负斜率,传动系统的扭转振动与轮对的纵向振动为不稳定的自激振动,两者与轮对运行速度和轴重有关,速度越大,轴重越小,振动越稳定,因此,传动系统的扭转与轮对的纵向阻尼能很好抑制这种自激振动.     

列车振动荷载作用下隧道围护结构性能实测分析

为有效缓解既有线路列车经过软土明挖隧道产生振动荷载对围护结构性能的影响,确保隧道工程安全可靠,采用现场实测和数据分析方法,研究不同列车、不同距离、不同深度情况下既有线列车振动荷载对地层振动的影响,从而确定列车振动影响范围、围护桩振动速度、锚索轴力以及桩身位移．实例分析表明,列车经过时,围护桩的水平振动速度较大,竖向振动速度相对较小,下行车引起的振动速度大于上行车;东西对应测点的锚索轴力变化规律基本一致,西侧锚索轴力大于东侧锚索轴力;桩身水平位移随着深度的增加先增加后减小．通过对列车振动荷载作用下的锚索轴力及桩身位移进行实测分析,可为锚索性能变化规律提供基础数据,从而为隧道工程设计和施工提供有价值的参考．     

摩擦阻尼器在高层建筑风振控制中的应用

将摩擦阻尼应用到高层建筑的风振控制,采用结构风振的时域分析方法对高层结构的风振进行了研究,通过实例分析可以看出,摩擦阻尼器应用于高层结构的风振控制效果是非常明显,可以使高层建筑顸层的振动最大位移降低了71．57％,振动最大加速度降低了73．95％。     

子系统参数对双层隔振系统隔振特性的影响

为了阐明子系统参数对双层隔振系统隔振特性的影响, 建立了针对带子系统的双层隔振系统的三自由度动力学模型; 推导了一、二级主系统与子系统振幅比的解析式; 分析了3种振幅比随子系统质量比、固有频率比和阻尼比的变化规律; 给出了子系统充当双层隔振系统吸振器时最优参数的解析解和数值精确解; 以中国首批内燃动车动力包为研究对象, 探讨了散热器子系统的刚度、阻尼和质量对动力包双层隔振系统隔振性能以及柴油发电机组和散热器本身振动烈度的影响规律; 得到了最优散热器隔振器刚度的动力包双层隔振系统样机, 并进行了振动试验。试验结果表明: 散热器隔振器刚度大于拐点处刚度1.5倍会严重恶化子系统的振动情况, 其阻尼损耗系数取0.24左右能有效抑制双层隔振系统力传递率和振动烈度比的峰值, 取较大的散热器质量能有效提高双层隔振系统的隔振性能, 减小机组和散热器本身的振动烈度; 经过设计后, 停机工况下二级隔振器最大动反力减小50%, 常规工况下二级隔振器的实测最大动反力为296N, 优于同类水平, 常规工况下机组与散热器实测振动烈度最大值分别为15.45、4.97mm·s-1, 水平优秀。可见, 取较大的子系统质量和阻尼, 并将其视为双层隔振系统的吸振器进行优化设计, 可使双层隔振系统在柴油机启停机工况和常规工况下都具备较优的动力学性能。      

柴油机振动信号二阶循环平稳特性分析

柴油机等往复机械的振动信号具有较强的循环平稳特性.分析了循环平稳的统计特性,基于调幅信号模型分析了仿真信号的自相关函数和谱相关密度函数的特性,指出如何识别信号的循环平稳特性,分析了柴油机实测振动信号的二阶循环平稳特性,得到了柴油机振动信号循环频率的特性.结果表明,柴油机的振动信号具有二阶循环平稳特性,且循环频率与柴油机转频有关.     

高速铁路沿线地面环境振动特性的实测与分析

通过对我国某高速铁路路基区段高速列车引起的周围环境地面振动进行现场实测,根据测试数据进行了功率谱分析、Z振级分析和1/3倍频程分析.分析结果表明,列车以250～350 km·h-1高速运行时,在距轨道中心线水平距离30～60m处,地面振动随列车速度的提高而增大;地面振动能量主频在40 Hz左右;地面各处振动呈波动式变化...     

Parametric vibration and vibration reduction of cables in cable-stayed space latticed structure

Mechanical model and vibration equation of a cable in cable-stayed sparse latticed structure (CSLS) under external axial excitation were founded. Determination of the mass lumps and natural frequencies supplied by the space latticed structure (SLS) was analyzed. Multiple scales method (MSM) was introduced to analyze the characteristics of cable's parametric vibration, and the precise time-integration method (PTIM) was used to solve vibration equation. The vibration behavior of a cable is closely relative to the frequency ratio of the cable and SLS. The cable's parametric vibration caused by the external axial excitation easily occurs if the frequency ratio of the cable and SLS is in a certain range, and the cable's vibration amplitude varies greatly even if the initial disturbance supplied by SLS changes a little. Furthermore, the mechanical model and vibration equation of the composite cable system consisting of main cables and assistant cables were studied. The parametric analysis such as the pre-tension level and arrangement of the assistant cables was carried out. Due to the assistant cables, the single-cable vibration mode can be transferred to the global vibration mode, and the stiffness and damping of the cable system are enhanced. The natural frequencies of the composite cable system with the curve line arrangement of assistant cables are higher than those with the straight-line arrangement and the former is more effective than the latter on the cable's vibration suppression.     

列车-轨道(桥梁)时变系统横向振动稳定性与失稳临界车速分析方法

基于不明原因列车脱轨机理与运动系统平衡状态稳定性分析的能量增量准则,提出了列车-轨道(桥梁)时变系统横向振动稳定性与失稳临界车速分析方法,确定了系统横向振动最大输入能量及其增量,计算了系统横向振动极限抗力做功及其增量,建立了系统横向振动稳定性评判准则,计算了系统横向振动失稳临界车速.通过算例,计算了高速列车-无砟轨道时...     

基于振动分析的曲轴疲劳仿真方法研究

铁路全面提速对机车柴油机曲轴的可靠性提出了更高的要求．从可靠性研究中最关键的疲劳仿真技术人手，运用有限元法，以模态和动力响应仿真为研究基础，从曲轴的振动特性到疲劳寿命预测进行了较深入的方法研究．提出了一些此类问题的关键技术，最后又以机车新产品开发中常用的单缸试验机曲轴作为应用对象，对所提出的技术路线予以验证．     

机车柴油机轴系扭振的减振特性分析

分析了减振器和弹性联轴节在机车柴油机轴系扭振中的减振特性。减振器能显地减小振振幅和附加剪应力，弹性联轴节可以明显地改变低频固有频率和临界转速，对减小振幅和应力有效果，但会使某些节点的振幅和某些轴段的应力增大。     

磁浮列车单铁悬浮车桥耦合振动分析

为研究单铁悬浮车桥耦合振动,将悬浮控制系统、车辆结构、弹性轨道梁及桥梁安装系统作为整体系统,建立整体系统的磁浮列车的悬浮控制-弹性桥梁-机械结构垂向耦合振动模型,以不同频率的外力激扰模拟磁浮列车不同的速度下对桥梁的作用,分析了不同梁型在整体系统耦合条件下的跨中挠度与振动加速度的变化。研究结果表明:单铁悬浮稳定后,简支梁跨中挠度约为两跨连续梁悬浮处挠度的2.5倍;以200km.h-1车速通过桥梁时其挠度略小于400km.h-1车速通过工况,但前者再次达到稳定状态所需时间约为后者的1/3;车辆以相同速度通过桥梁时,连续梁悬浮处跨中挠度约为简支梁的40%,且前者振动加速度小于后者;仿真过程中桥梁安装临界刚度范围为(5.5～6.5)×107 N.m-1;两跨连续梁动力学性能较简支梁更为优秀。