单自由度系统强迫激励下惯容对Kelvin模型和Maxwell模型的影响

在Kelvin模型和Maxwell模型的基础上分别串联和并联惯容,研究在强迫激励作用下对系统响应的影响。首先列出由简谐激励、支撑运动、偏心质量引起的强迫振动系统的动力学方程,然后求出各个模型的解析解,得到各个模型的幅频曲线。通过比较振幅放大因子和幅频曲线,发现在不改变刚度和质量的情况下,两种模型并联惯容可以降低系统固有频率,使共振区提前,并且有很好的隔振减振作用。串联惯容在简谐激励和支撑运动引起的强迫振动中有减振隔振效果。     

多等级减振预制道床减振效果 及振动位移研究

为了研究不同等级复合减振预制道床的减振效果,以青岛新建地铁 4 号线张彭区间隧道段为研究对象, 测试 70 km/h 的速度下高、中等级复合减振垫预制道床轨道和普通道床轨道的振动及位移响应,通过引入铅锤 Z 振级分频振级均方根值及 Z 振级传递损失进行综合评价,分别在时域和频域内对 2 种减振等级的复合减振垫预制 道床轨道和普通道床轨道的振动特性进行对比分析,结果表明：①3 种不同减振类型道床轨道的隧道壁分频振级 均在 50～80 Hz 处达到最大,高等、中等减振道床与普通道床相比较,其减振效果(分频振级均方根差值平均值) 分别为 13.9 dB 和 8.5 dB;道床与隧道壁之间的 Z 振级传递损失值分别为 45.8 dB 和 35.1 dB;②高等、中等减振 道床以及普通道床在实际运营过车时,道床垂向位移分别为 2.298、0.265 和 0.058 mm,道床横向位移分别为 0.058、 0.025 和 0.019 mm。多等级减振通用预制道床对 20 Hz 以上振动减振效果明显,同时可根据不同需求自由选择和 更换减振等级,对减振通用预制道床的发展具有一定的指导意义。     

聚氨酯减振垫与橡胶减振垫浮置板轨道振动控制效果分析

为了研究两种不同材料减振垫浮置板轨道的减振效果,以深圳某新建地铁线路隧道段为研究对象,测试了60 km/h的速度下聚氨酯减振垫轨道、橡胶减振垫轨道和普通道床轨道的振动响应,通过引入铅锤Z振级进行综合评价,分别在时域和频域内对两种减振垫轨道、普通道床轨道的振动特性进行对比分析,结果表明:(1)两种减振垫浮置板轨道结构均在10 Hz左右发生共振;(2)两种材料减振垫轨道在40 Hz范围内都没有减振效果;(3)聚氨酯减振垫相比橡胶减振垫减振效果更好,且减振频域更宽。     

单自由度系统强迫振动下Kelvin模型和Maxwell模型的比较

以Kelvin模型和Maxwell模型为对象,研究了单自由度系统强迫振动下2种模型的系统响应。首先,将单自由度强迫振动分为简谐激励下的强迫振动、偏心质量引起的强迫振动和支承运动引起的强迫振动3种情况,分别在这3种情况下建立了2种模型的运动微分方程,并得到了系统的解析解。随后,通过解析解得到了振幅放大因子和相位差的解析式,研究了系统的幅频响应曲线和相频响应曲线。通过比较2种模型的幅频响应曲线,发现在偏心质量和支承运动引起的强迫振动情况下Maxwell模型在小阻尼时振动控制效果远优于Kelvin模型。     

铁道车辆二自由度系统非线性振动定量分析

建立了以动车组1/4车体、1/2构架、三次多项式拟合的空气弹簧非线性模型为研究对象的车辆二自由度的非线性动力学模型,采用增量谐波平衡法(IHB)分析了二系垂向阻尼、激励幅值、非线性刚度对其主共振的影响、以及系统的超谐共振现象。结果表明,在二系垂向阻尼较小、三次非线性刚度较大或激励幅值较大等情况下,系统的幅频曲线会产生跳跃现象。超谐波共振的幅值远远小于基谐波,不具有研究价值,增量谐波平衡法具有可以清楚地表现出各阶谐波的贡献等优点。     

基于GA-PS的轨道橡胶隔振器滞回模型参数识别

针对一种新型可便捷检修和更换的浮置板用隔振器中的橡胶结构元件进行力学性能试验,得到了不同幅值和频率激励下位移-力滞回特性曲线。采用一种半物理模型Bouc-Wen模型来模拟橡胶滞回特性,利用一种新型的参数识别方法 GA-PS法对模型中的未知参数进行识别,得到了可以很好模拟橡胶滞回特性的数学模型,并进行了验证。结果表明:不同的幅值和频率激励下,Bouc-Wen模型的仿真滞回曲线和实验测量滞回曲线吻合良好,验证了GA-PS识别方法在橡胶隔振器参数识别中的有效性与准确性。这种参数识别方法可以精确地识别出可以模拟橡胶特性的滞回曲线的参数,为模型的后续应用打下了基础。     

新型隔振器的性能分析

通过引入惯容器与杠杆元件,设计了一种新型含两放大机构的单层隔振系统。首先,建立柔性基础隔振系统动力学模型,推导出新型隔振系统的位移阻抗及力传递率、插入损失、振级落差与功率流设计公式。然后,探讨了惯质比和杠杆放大比对固有频率及反共振频率的影响,发现随着两放大比的增大,第一、二阶固有频率与反共振频率减小,拓宽了减振频带,进一步改善低频隔振性能。最后,采用某试验系统,发现初始数据相同时,模型在小于10 Hz的低频范围内能够更有效抑制振动的传递。     

高速动车组半主动横向减振系统研制

为提升高速动车组在既有客运专线和高速线路之间跨线运行时的车辆运行稳定性和乘客乘坐舒适性，文章基于H∞控制设计研制了一种半主动横向减振系统，该系统主要由控制器、减振器、车体加速度传感器、活塞位移传感器组成。为了验证半主动横向减振系统的性能，将其搭载于某高速动车组进行整车滚振试验，通过施加武广线路谱和胶济线路谱激励，测试车辆在不同速度级下的车体横向振动控制效果。试验结果表明，半主动横向减振系统可以有效衰减车体的横向振动，尤其是0.5～3 Hz的低频振动，幅值可衰减50%以上。     

铁道客车系统的垂向减振分析

建立铁道客车垂向振动系统数学模型,计算客车系统幅频特性曲线,根据曲线峰点来确定系统自振频率,给出客车系统自振频率计算的简单近似解析方法和精确数值方法。提出客车系统各刚体振型共振速度的概念和计算公式,得出共振速度只与系统本身的自振频率和结构参数如车辆定距和转向架固定轴距有关。对客车系统在有无动力吸振器情况下的简谐和随机振动进行分析,认为采用吸振器确实能够在一定程度上抑制车体某些频率成分的振动,适当增大吸振器质量、刚度和阻尼,可以达到较好的减振效果。     

时速120 km地铁多种减振轨道结构振动特征分析

为研究时速120 km地铁多种减振轨道结构的振动特征及振动传播规律,对比分析了某时速120 km地铁线路上的DZ-Ⅲ型减振扣件轨道、GJ-Ⅲ型减振扣件轨道、减振垫浮置板轨道在时域和频域内的实测结果。时域分析结果表明:3种轨道结构的浮置板(道床板)振动加速度幅值大致相等,减振垫浮置板轨道处隧道振动加速度幅值比其余2种轨道处小一个数量级,更有效地削减了振动加速度幅值。频域分析结果表明:在20~80 Hz和0~20 Hz频段内,减振垫浮置板轨道的隧道振动加速度级比另外2种轨道小,减振效果更好。除GJ-Ⅲ型减振扣件轨道钢轨与道床板间在0~80 Hz频段内衰减不明显外,振动加速度的传播大致遵循由钢轨到浮置板(道床板),再到隧道逐层衰减的规律。     

新型局域共振橡胶减振垫振动传递特性测试分析

为了研究一种应用于浮置板轨道结构的新型橡胶减振垫的振动传递特性,对比某基于局域共振新型减振垫与普通橡胶减振垫的减振性能,研究预压质量与激振加速度对振动传递特性的影响,对新型橡胶减振垫进行刚度试验与振动传递特性试验,测试其在30~200 Hz频率下的传递特性,试验过程中采用不同的预压质量与激振加速度,振动传递特性测试采用加速度激振的方法,以加速度传递率作为减振垫振动传递特性的评价指标。结果表明:新型减振垫加速度传递率更小,减振效果更好,最大可以减小10 dB左右;减振垫上方预压质量对振动传递特性有较大影响,预压质量越大,加速度传递率越大,减振效果越差;减振垫的刚度对其振动传递特性有一定的影响,激振的加速度幅值对加速度传递率影响较小。     

北京地铁5号线高架线减振措施现场测试与分析

为了评价北京地铁5号线高架线采用减振产品的实际效果,对各减振区段进行了现场振源测试.对各测试断面上钢轨和道床的竖直振动加速度进行时域和频域内的比较,在频域内采用1/3倍频程频谱,重点考虑0～200 Hz频率范围内的振动.结果表明:普通扣件能有效地衰减钢轨和道床问的振动传递;Ⅳ型轨道减振器扣件在工作频率25 Hz以上,相对普通扣件有10～20 dB的减振效果;在列车加速的不利情况下,梯形轨道相对普通扣件仍可提高10～15 dB的减振效果,并能较好地降低钢轨的高频振动.     

一种等频减振设计方法及其在低地板车橡胶弹簧中的应用

在关键承载区域橡胶弹簧系统保持近乎相同的隔振效果是设计及研发低地板车橡胶弹簧的关键技术之一。详细推导和论证橡胶弹簧在全载荷下其理想等频模型的特性曲线和基础方程,并以某型地板车橡胶弹簧为例,探讨了等频设计方法在轨道交通低地板车橡胶产品研发中的应用技术,分析结果及试验表明,基于等频设计方法确定的等频载荷区间与工程实际吻合。且此等频减振设计方法,亦可为类似橡胶减振弹簧的设计研发提供思路和借鉴。     

含有惯容的动力吸振器减振性能研究

提出了6种含有惯容的动力吸振器,得到了各个模型最优参数的数值解,并研究了这6种动力吸振器的减振性能。首先,将6种惯容-弹簧-阻尼结构引入到接地式动力吸振器中,建立系统的动力学方程,通过归一化处理得到系统的稳态振幅放大因子。然后,建立了数值寻优的计算流程,并以经典的接地式DVA为例,与解析解的优化结果作对比,验证了计算流程的正确性和合理性。最后,以这种计算流程为基础,对这6种惯容动力吸振器进行参数优化,得到其最优数值解。通过与传统动力吸振器在简谐激励和随机激励下作比较,发现把惯容-弹簧-阻尼结构以合适的组合形式引入到吸振器中有更好的减振效果,对新型动力吸振器的设计和改造有一定的指导意义。     

时速120 km地铁梯形轨枕轨道现场测试与分析

为详细评价速度120 km/h地铁中梯形轨枕轨道的减振效果,通过对某地铁线路现场测试的方法,在时域和频域内对比分析梯形轨枕轨道较普通长枕整体道床轨道的减振效果。结果表明:梯形轨枕轨道从振动根源处就得到了有效的减振且减振的效果较好。普通长枕整体道床轨道能有效减弱振动加速度从钢轨至道床的传播,但是从道床至隧道振动加速度的衰减效果要弱于梯形轨枕轨道。梯形轨枕轨道减振效果整体好于普通长枕整体道床轨道,且能有效地降低中高频段的噪声。     

负刚度和空气弹簧并联的悬架系统的亚谐共振

研究了负刚度和空气弹簧并联的单自由度悬架系统在简谐激励下的1/3次亚谐共振。利用平均法得到了系统的近似解析解,利用龙格库塔法得到了系统的数值解,通过对比近似解析解和数值解的幅频响应曲线,验证了近似解析解的准确性。分析了系统稳态解的存在条件和稳定性,并详细分析了负刚度、空气弹簧以及系统阻尼对系统1/3次亚谐共振幅频响应及存在条件的影响,为悬架系统的设计提供了一定的理论参考。     

曲线地段钢弹簧浮置板轨道振动 特性试验研究

为探究曲线地段钢弹簧浮置板轨道结构振动特性,分别在钢弹簧浮置板轨道和普通道床的曲线地段进行现场测试,采用短时傅里叶变换对测试数据进行时-频处理,分析轨道结构振动时频特性。相比普通道床,在钢弹簧浮置板轨道中,钢轨和道床板振动幅值增大,振动频率向高频移动;道床板时频分布的峰值频率与车辆类型和激励原因有关;浮置板轨道中,隧道壁垂向加速度级减小23 dB,横向加速度级则增大6 dB,主要表现在8～50 Hz;隧道壁振动受到轨道板横向振动激励和浮置板轨道振动传递特性两者的影响,通过这个角度解释了曲线地段地段浮置板轨道中隧道壁横向振动放大的原因。     

考虑车体弹性效应的铁道客车系统振动分析

建立了铁道客车垂向振动系统数学模型。将车体看成两端自由的均质等截面欧拉梁,并考虑二系悬挂采用半主动减振器,导出客车系统的运动微分方程组,给出客车系统各模态共振速度的定义和计算公式。共振速度是车辆系统的固有属性,车体弹性振动各模态共振速度由车体的自振频率和车辆定距决定。计算车体一阶和二阶弯曲振动共振速度及对应的轨道波长,进行了客车系统在轨道简谐输入情况下的幅频特性分析和随机输入情况下的随机响应分析。通过计算可知,为了减小车体垂向共振峰值,车体一阶弯曲自振频率应尽量离开构架的浮沉自振频率;由于车体弹性振动的影响,车体端部的振动加速度和位移要大于中部,弹性车体模型的平稳性指标大于刚性车体;采用半主动减振器能够显著降低车体的加速度、位移和平稳性指标,但会使构架的加速度和位移有所增大。     

转向架失稳的非线性计算方法研究

建立了完整的非线性动力学仿真计算模型,分别使用初始激励法和实测随机不平顺激励法两种非线性稳定性计算方法对等效锥度曲线呈平坦和呈凹形的两类轮轨匹配进行非线性稳定性计算,并对计算结果进行对比。结果发现:等效锥度曲线平坦变化的轮轨匹配形成亚临界Hopf分岔图,并且两种非线性稳定性计算方法所求临界速度基本一致;"凹"形等效锥度形成超临界Hopf分岔图,速度很小时就出现了幅值较小的极限环运动,两种非线性稳定性计算方法所求临界速度相差非常大。     

基于地铁列车运行引起的振动预测模型的浮置板轨道减振效果研究

针对地铁列车运行引起的隧道及土层振动响应问题提出数值预测模型。该模型根据移动荷载作用下动力响应解,将地铁列车运行引起的振动问题归结为计算频率-波数域内传递函数和频域内移动轴荷载问题。传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合模型计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺激励下轮轨接触力。利用上述模型计算北京地铁4号线北京大学东门站北侧区间地铁列车运行引起的振动响应,并结合现场振动实测数据探讨该区间浮置板轨道减振效果。结果表明:模型具有良好适用性,可应用于地铁列车运行引起的振动预测;浮置板轨道是一种有效减振措施,在其工作频段内有明显减振效果,但在低频,浮置板轨道不能起到减振作用。