轨道板声辐射特性

板式轨道的噪声辐射比有砟轨道严重.为预测板式轨道的噪声辐射,根据虚功原理或者哈密尔顿原理建立轨道板的振动方程,并通过傅立叶变换得到轨道板在稳态荷载作用下的振动响应,然后用边界元法建立轨道板的声学边界元模型,以轨道板的振动响应作为边界条件计算轨道板的声辐射特性.研究结果表明:轨道板的声辐射效率与频率的关系具有随频率变化的复杂特性,呈非线性,不能用1个简单的解析表达式描述;轨道板的厚度对声辐射效率没有影响,对轨道板的声辐射功率低频段影响较大,高频段影响较小;轨道板面积对轨道板声辐射效率的影响较大,对轨道板声辐射功率的影响甚微;轨道板下橡胶垫板对轨道板的振动和声辐射在50 Hz以下及1(000 Hz以上频段时影响较大,在50～1 000 Hz频段影响较小;博格轨道板的声辐射效率和声辐射功率在30 Hz以下频段时,低于A型轨道板,其他频段均大于A型轨道板.     

轨道结构参数对其声辐射特性影响

建立轨道有限元-边界元振动声辐射模型。用三维实体有限元模型模拟钢轨、轨下垫层、轨枕和道床,以轮轨联合粗糙度作为激励源,并考虑接触滤波的影响。采用有限元法计算轨道结构的系统响应,以轨道结构速度响应作为输入,利用声学边界元法计算轨道结构的声辐射。分析比较本文模型和已有轨道声辐射模型的数值结果表明:在中低频区域内,二者具有较好的一致性;在高频区域,本文模型数值结果更加合理。本文讨论轨道结构参数对轨道系统声辐射影响,结果表明:不同轨道参数对轨道结构声辐射影响程度不同。通过对轨道结构系统参数优化设置,可达到减振降噪效果。     

轨下支承参数对钢轨声振特性影响研究

钢轨辐射噪声是轮轨噪声的主要组成部分,轨下支承参数对钢轨的振动与声辐射有着较大的影响。为研究轨下支承参数对钢轨声振频域特性的影响,基于FEM/BEM方法,建立钢轨振动力学模型和声学边界元模型,分析轨下扣件支承间距、支承刚度和支承阻尼对钢轨声振特性的影响规律。结果表明:扣件支承间距对钢轨的声振特性影响不明显;在20~200 Hz之间,合理大小的扣件支承刚度可以有效地减少钢轨振动与声辐射;合理大小的扣件支承阻尼可以有效地减少钢轨振动的频率范围为20~2 000 Hz,合理大小的扣件支承阻尼可以有效地减少钢轨声辐射的频率范围为100~1 000 Hz;扣件支承阻尼对钢轨声振特性影响的频域明显要宽于扣件支承刚度。     

基于周期结构法的弹性短轨枕轨道声振特性分析

为解决有限截取长度轨道模型边界振动反射波的干扰问题,基于周期结构原理,建立无反射边界的有限元轨道模型,分析弹性短轨枕轨道的隔振性能、轨道各结构的声辐射特性,以及不同轨枕下支承刚度对其振动和声辐射特性的影响。结果表明:基于周期结构原理建立的轨道模型能够消除边界反射波的影响,从而准确地反映轨道的振动特性;弹性短轨枕轨道的隔振率在整个频率段稳定在1,同普通板式轨道相比具有较为优良的隔振性能;弹性短轨枕轨道的总辐射噪声频率为0～240 Hz,轨下结构为主要贡献源,在频率高于240 Hz时钢轨成为轨道总辐射声功率的主要贡献源,在频率为1 020 Hz时轨道总声功率出现峰值,这与钢轨的Pinned-Pinned共振有关;为兼顾弹性短轨枕轨道的减振和降噪性能,轨下支承刚度应为40～160 MN·m~(-1)。     

高速铁路板式轨道轮轨噪声特点

在已建立的轮轨噪声预测模型STTIN的基础上，对高速列车在板式轨道上运行时的轮轨噪声进行了预测分析，并对高速列车在板式轨道上运行时产生的轮轨噪声与在有碴轨道上运行时的轮轨噪声进行了比较。发现钢轨辐射的主要是中、高频噪声，车轮辐射的主要是高频噪声，而轨道板则辐射中、低频噪声；钢轨、车轮和轨道板对总噪声的贡献各异，其中钢轨贡献最大，轨道板最小；无碴轨道钢轨近旁噪声与有碴轨道相比高出约6．2dBA，铁路边界处近地面噪声高出约3．5dBA，可见，板式轨道噪声明显高于有碴轨道。     

钢轨声辐射特性的数值计算方法

声辐射系数是轮轨噪声预测的重要参数,用边界元方法预测声辐射系数,并以钢轨为例,计算了垂向和横向声辐射系数。计算结果表明:625 Hz以下,钢轨的横向、垂向声辐射系数随频率呈线性变化;1000 Hz以下钢轨的横向声辐射系数强于垂向声辐射系数;1000 Hz以上垂向声辐射系数大于横向声辐射系数,垂向声辐射系数在1000 Hz以上有两个峰值,分别在2000 Hz和5000 Hz;在1500 Hz~3000 Hz范围内钢轨垂向声辐射系数较大,这个频率内以垂向振动对声的贡献最大,这也是钢轨噪声的主要贡献频率;在5000 Hz附近要弱于2000 Hz附近的声辐射系数。该方法能很好地预测结构的声辐射系数,较好地解决了振动与噪声之间的联系问题,为轮轨噪声预测开辟了一条途径。     

客运专线板式轨道轮轨噪声分析

在已建立的轮轨噪声预测模型STTIN的基础上,对高速列车在板式轨道上运行时的轮轨噪声进行了预测分析,并对高速列车在板式轨道上运行时产生的轮轨噪声与在有砟轨道上运行时的轮轨噪声进行了比较.发现钢轨辐射的主要是中、高频噪声,车轮辐射的主要是高频噪声,而轨道板则辐射中、低频噪声;钢轨、车轮和轨道板对总噪声的贡献不同,其中钢轨贡献最大,轨道板最小;无砟轨道的轨道旁噪声级与有砟轨道的相比高出约6.2 dB,铁路边界处近地面噪声级高出约3.5 dB,可见板式轨道噪声明显高于有砟轨道.     

无砟轨道垂向高频振动响应分析

为了分析不平顺条件下无砟轨道的高频振动特性及声辐射特性,建立了高速铁路无砟轨道车辆-轨道垂向耦合动力学模型,在轮轨表面粗糙度激励下考虑接触滤波,模拟出了轮轨垂向高频振动相互作用力,并将此力作用在按我国实际轨道结构建立的三维实体有限元模型上,仿真模拟轨道系统在随机荷载作用下的高频振动特性,得到了钢轨轨头、轨腰、轨底3处的...     

CRTSⅢ型板式无砟轨道振动能量分布及传递特性

为了更好地优化CRTSⅢ型板式无砟轨道结构,建立三维有限元模型,通过谐响应分析研究了CRTSⅢ型板式无砟轨道在0～1 200 Hz内的稳态响应,计算得到了钢轨和轨道板振动能量在空间和频域上的分布及传递特性,并讨论了扣件弹性垫层刚度对轨道结构能量分布的影响。结果表明：加载频率为0～1 200 Hz时,轨道结构的振动能量在其各阶模态固有频率处达到峰值,其中,钢轨振动能量存在两个峰值,分别对应钢轨一阶挠曲变形和pin-pin振动;轨道板振动能量存在多个共振峰且主要集中在200 Hz以内,分别对应轨道板前几阶纵向弯曲振动。钢轨和轨道板振动能量大小与弹性垫层刚度紧密相关,尤其当加载频率位于钢轨一阶挠曲频率附近时,钢轨振动能量尤其是势能随弹性垫层刚度增大而明显降低,轨道板振动能量随弹性垫层刚度增大而显著升高。     

轨道交通桥梁结构噪声影响及治理措施研究

为探讨轨道交通桥梁结构噪声分布规律及评价采取轨道减振措施后的降噪效果,以某轨道交通高架线路为例,采用有限元与边界元相结合的方法分析有无隔振措施时桥梁振动及其引起的结构噪声,其中主要分析钢弹簧浮置板轨道、减振扣件轨道和橡胶减振垫轨道3种轨道减振措施。结果表明:单箱单室箱梁辐射声能量主要集中于31.5~125 Hz,噪声峰值出现在40~63 Hz;列车运行速度越大,桥梁结构噪声辐射总声压级越大;采取隔振措施后结构噪声可降低约5.6~16.6 dB(A),其中钢弹簧浮置板轨道降噪效果明显优于橡胶减振垫轨道和减振扣件轨道。     

三维高次等参元退化单元在有限元中的应用

介绍了高次等参元退化单元常见型式及其在有限元分析中的应用，具体讨论了节点退化和形状退化情况下单元节点插值形函数的构造和修改，研究了混合单元的有限元求解流程，并编写了相关的求解程序，通过具体算例比较了混合单元与全六面体等参元网格的计算情况，结果表明三维高次等参单元及其退化单元的混合应用不仅可以适应较为复杂的空间实体计算网格，而且还能满足精度上的要求，具有重要的工程意义。     

不同自由度单元之间连接刚度问题的研究与应用

针对有限元分析中,板壳单元与实体单元之间由于自由度的不匹配,使转动自由度在板壳单元与实体单元交界处产生不连续的问题,提出了采用约束方程进行联合建模的思路。根据有限元理论进行公式推导,得到了约束方程在板壳单元与实体单元连接处的刚度协调方程;用有限元实例进行计算比较验证;将该建模方法运用于某地铁车的仿真当中。理论分析及仿真结果表明,非协调性单元之间自由度的协调统一对仿真结果有较大的影响,采用约束方程在板壳单元与实体单元之间形成过渡能有效消除自由度不协调的问题,从而得到更切合实际的仿真结果。     

地铁隧道列车运行诱发环境二次振动初探

建立了车-线-隧道耦合动力学模型,输入实际的列车、轨道、隧道承力结构参数,获得地铁列车运行时的隧道承力结构动态激励。在此基础上,综合运用有限单元法和无限边界元法,建立了隧道-土体-建筑动力耦合模型,分析隧道周围土体及沿线建筑物的受振特性,探析地铁列车振动对环境的影响规律。结果表明:地铁列车运行引起周围环境的二次振动为低频振动,且主要为竖向振动和横向振动;列车通过时,地面竖向振动最大值出现在距离隧道中心线10 m处,竖向振动加速度除了在距离隧道中心线45 m点出现反弹外,其他各点的振动加速度幅值基本上都是随着距离的增加而逐渐减小;随着传播距离的增加,较高频率的振动成分幅值衰减较快。     

地铁地下结构抗震分析并行计算显式与隐式算法比较

基于EM64T硬件构架、双路Intel Xeon处理器、Linux操作系统、64位ABAQUS软件、千兆以太网络为集群子网络构建的32CPU并行计算集群平台,对有限元并行计算中心差分显式算法与Hilber-Hughes-Taylor隐式算法的计算精度和效率以及ABAQUS软件中设置黏弹性人工边界计算精度进行比较验证。结果表明:显式与隐式算法计算精度基本相当,但显式算法计算效率远高于隐式算法。对地铁地下结构三维和二维非线性地震反应分析有限元并行计算显式和隐式算法进行对比研究,结果表明:对于自由度数为387 426的地铁车站结构三维非线性地震反应分析,8、16、32CPU并行计算显式和隐式算法耗时比依次为21.89%、23.10%、4.32%;对于自由度数为10 516的地铁车站结构二维非线性地震反应分析,1、2、4CPU并行计算隐式和显式算法计算耗时比依次为41.4%、45.3%、51.8%;多CPU并行计算显式算法适合求解大规模数值计算问题,多CPU并行计算隐式算法适合求解小规模数值计算问题。     

新线施工对既有线车站影响分析

研究目的：随着城市轨道交通的发展，会出现越来越多的新线近接既有线路的结构施工。为保护环境，许多构思仔细的工法得到了广泛的应用。本文将针对具体工程分析明挖新线对既有车站结构的影响。 研究方法：鉴于问题的复杂性，采用三维增量有限元弹性分析的方法，全程模拟了在既有结构存在的条件下，新线三个不同区域的不同施工方法，对既有线结构的变形进行了分析，并对新线的施工方法进行了优化。 研究结果：新线分三段区域（中间及两侧）施工，其中中间区域分块开挖。在中间区域施工过程中，既有结构的隆起控制在2．67mm以下。在整个新线施工过程中，既有结构最大隆起不是在施工完成后，而是出现在靠近中间区域先挖一侧基坑开挖完成后，为7．82mm；改变两侧区域的施工顺序后，既有线结构的最终隆起量基本不变，但过程最大隆起量减为7．43mm。 研究结论：近距离上穿既有结构施工时，采用合适的工法可以有效地控制既有结构的隆起。在施工中，既有结构的隆起可能出现在施工过程的某一阶段。合理的施工顺序有助于控制施工过程中既有结构的最大隆起量。     

新型单轨车转向架的研究

简要阐述了新型交通工具单轨车（monorail vehicle）的特点，介绍了单轨车转向架的主要技术参数和基本结构，并对构架进行了有限元分析。     

受电弓/接触网垂向耦合运动中接触网动应力研究

建立了简单链形悬挂接触网的有限元模型和受电弓／接触网垂向耦合振动模型，计算得到其振动模态，推导了用振型叠加法计算接触网瞬态响应和动应力的方法，计算了受电弓／接触网接触压力作用下，接触网的振动响应，得到了接触网动应力随着受电弓在接触网锚段运行时间的变化情况，并与静态时进行了比较。     

湛河提篮式拱桥空间弹性稳定性分析

为了解平顶山市湛河提篮式拱桥的横向稳定性,采用大型有限元程序ANSYS建立该提篮式拱桥的空间有限元计算模型。为了与平行拱肋拱桥的稳定性对比,同时建立了平行拱肋拱桥空间有限元计算模型,对两种桥型进行空间弹性稳定性计算与对比分析。计算结果显示:提篮式拱桥失稳形式以拱肋的面外失稳为主,拱肋无横撑区域是全桥稳定的薄弱部位;与平行拱肋拱桥相比,提篮式拱桥横向稳定性显著提高,第1阶拱肋的横向失稳模态发生了改变。计算结果用于确定湛河提篮式拱桥的设计方案。     

水泥混凝土板下脱空状况时接缝处弯沉的影响分析

以ANSYS有限元计算软件为基础,通过设置剪切弹簧采模拟接缝的传荷能力,建立了能考虑传力杆影响的水泥混凝土板三维有限元分析模型。通过分析得到了缝边中部脱空和板角脱空两种状态下,受荷板和非受荷板弯沉随脱空尺寸及剪切弹簧系数K的影响规律。研究表明,脱空状态下,受荷板和非受荷板弯沉都比较大,且随脱空尺寸的增大而增加,但在板角脱空状态时脱空尺寸对弯沉的影响更明显,同时脱空尺寸对接缝传荷能力也有一定影响,当受荷板和非受荷板下都存在脱空时,影响最明显．但仅受荷板脱空时脱空尺寸对接缝传荷的影响甚微。