The Propagation of Waves in a Semi-Infinite Chain of Material Points and Springs Representing a Long Train

SUMMARY

The dynamical behaviour of the longitudinal motion of a long train on which tractive or braking forces apply, often is investigated by representing the train by a model consisting of a continuous bar in which longitudinal vibrations can occur. In the present publication a model consisting of a chain of material points and springs is proposed. It can be investigated by means of difference equation methods and of Laplace transformations. In certain respects the discrepancies of the results with those obtained for a continuous model, are considerable and it may be concluded that a more complete investigation of the discrete model is necessary.     

The Propagation of Waves in a Semi-Infinite Chain of Material Points and Springs Representing a Long Train

The dynamical behaviour of the longitudinal motion of a long train on which tractive or braking forces apply, often is investigated by representing the train by a model consisting of a continuous bar in which longitudinal vibrations can occur. In the present publication a model consisting of a chain of material points and springs is proposed. It can be investigated by means of difference equation methods and of Laplace transformations. In certain respects the discrepancies of the results with those obtained for a continuous model, are considerable and it may be concluded that a more complete investigation of the discrete model is necessary.     

钢板弹簧刚度特性的有限元分析

讨论了钢板弹簧刚度计算的各种方法。利用Nastran有限元软件提供的线接触单元分析了某型钢板弹簧的刚度特性。讨论了摩擦特性对钢板弹簧刚度计算的影响,给出了钢板弹簧在动静态载荷下加载与卸载的载荷-变形特性图。与传统方法相比,有限元分析可以更为精确地反映各弹簧片之间的接触和摩擦细节,为同类型产品的设计计算提供了参考。     

钢板弹簧迟滞特性的有限元分析

利用ANSYS有限元软件提供的面－面接触单元，分析了钢板弹簧的迟滞特性，叶片间的正压力和摩擦力用这些接触单元的节点力来代替；给出了加载和卸载过程的载荷－变形特性图；并结合实例分析了不同摩擦系数对钢板弹簧迟滞特性和阻尼特性的影响。此外，还分析了钢板弹簧在受到不同频率和振幅的正弦激励时所产生的等效阻尼。     

软弱地层中瑞雷波传播的数值模拟研究

瑞雷波技术已经广泛用于工程物探和质量检测中,但对软弱地层的探测尚缺乏系统深入的研究.本文采用有限差分软件FLAC3D对横向存在软硬分区、表层软弱及软弱夹层3种地层模型作数值模拟,分析了相应地层模型中瑞雷波时域信号传播特征,得出了传播规律.为工程技术人员现场快速时域信号分析提供了帮助.     

探地雷达电磁波正演模拟研究

利用探地雷达技术对路面结构层进行检测时,根据探测要求而采用不同频率的天线,尝试建立了雷达电磁波在结构层中传播的正演模型,通过得到的合成波模拟了其在结构层中传播的规律。根据经典电磁理论,利用傅立叶积分变换,通过典型激励和实测雷达入射波模拟了雷达电磁波在结构层中的传播情况,得到了合成的反射波,并与实际结构层测试雷达波做了比较。结果表明:频率低的情况下,雷达的分辨率较低,结构分层不明显;随着频率的增大,可以清晰区分出结构分层,但只有在高频率的条件下,结构厚度分层的反射信号才是合理的,能比较真实地反映实际情况。     

应力波在深层搅拌桩中传播特性的数值模拟

通过对应力波在深层搅拌桩中传播过程的数值模拟,分析了不同脉冲荷载、接收点位置、缺陷类型、桩周土体性质对应力波传播的影响,得到不同条件下反射波的信号特征。结果表明:采用橡胶锤激振能够获得较好的信号,接收点位于距桩心0.70R附近处效果最佳;不同缺陷具有不同的反射波特征,具体表现在反射波的相位和振幅上;同时,随着缺陷的增大,桩底反射波的振幅呈减弱趋势。桩周土成层时与单一土层相比,应力波的传播速度明显减小。     

路面基层中冲击震动波传播特性的微震试验研究

在试验路段,通过试验模拟车辆对路面的行车作用,利用HZ-MS48型微地震监测系统采集微地震波,并对微地震信号进行处理和分析。阐述微震数据采集试验的方案及过程,对几种微地震波形进行分析对比,研究冲击震动波在路面基层中的传播特性。同时,以其中一个典型微地震事件定位为例,验证微地震监测的定位精度,为交通车辆监测提出一种新思路。     

混凝土开裂过程扩展有限元数值模拟

介绍用扩展有限元法结合虚拟裂缝模型对混凝土结构进行开裂过程数值模拟的实现方法。对单向拉伸混凝土板和三点弯曲混凝土梁进行开裂过程模拟,重点考察初始裂纹长度、混凝土断裂能对混凝土板和梁开裂特性的影响。计算结果显示,以上参数对混凝土板和梁的开裂特性都有明显影响。     

沥青路面剥落的路面雷达电磁波模拟

针对空气耦合式雷达,建立了路面雷达电磁波在沥青路面结构中传播的二维时域有限差分(2D-FDTD)方程,并进行了沥青路面面层中存在沥青剥落病害的路面雷达电磁波模拟。模拟结果表明:当沥青路面出现沥青剥落区域后,在路面雷达回波的面层界面和基层界面的正反射波中间出现一负反射波,沥青剥落位置决定着该负反射波将会出现在面层界面反射波和基层界面反射波之间的位置;并且随着沥青剥落区域的竖向厚度增加,该负反射波波幅增大。为利用路面雷达快速检测路面沥青剥落病害提供了理论基础。     

台涵背回填料性质对瑞雷波传播特性的影响

针对瞬态瑞雷波法用于检测道路工程台涵背回填质量这一问题,通过现场试验结合有限元方法,分析台涵墙背回填中土层深度、填料含水率、颗粒级配、边界条件等因素对瑞雷波传播特性的影响,结果表明:考虑土层深度,得到的探测结果稍优于不考虑深度影响的情况;填料细粒含量多,含水率变化对波速影响较大,而对于巨粒土和砾类土而言,含水率变化对波速影响小;土体级配良好,采集数据信噪比高,比较常见的几种填料,在砂类土中获得的信号质量最好;路基边界对测试结果影响较小,但是如果台涵墙背倾斜,则需结合工程实际考虑测线下方墙体的影响,防止对结果误判.     

基于波传播法的钢-UHPC组合结构脱粘损伤识别研究

钢-UHPC组合结构作为一种新型结构,其交界面通过栓钉紧密结合,以保证二者协同受力。在实际应用中,若钢-UHPC界面发生脱粘损伤,将不可避免地影响结构使用性能。基于波传播法的PZT测试技术是一种简单有效的现场无损测试方法,可用于钢-UHPC界面脱粘等微小缺陷的检测。设计了钢-UHPC组合梁模型,运用波传播法对实验梁的负弯矩加载历程进行了监测,通过分析接收信号幅值等特征参数,对加载历程中的局部界面脱粘损伤进行了识别,结果表明,波传播法能够较好地识别出钢-UHPC界面脱粘损伤。     

多桩复合地基加固效果评价新思路及波动有限元分析

根据桩土应力比计算水泥搅拌桩复合地基承载力理论,提出了利用桩土平均瑞利波速评价复合地基承载力的一种新思路。汲取以往动力测试方法的理论研究和工程实践,根据波动有限元方法并结合人工透射边界条件,基于平面应变假设,计算分析了在脉冲荷载作用下,桩距对水泥搅拌桩复合地基中波的传播的影响,同时结合试测数据,也证明了新思路的可行性。利用信号的互相关分析技术,分析了沿着波的传播方向上地表各点运动的相关性,计算并分析了瑞利波速与地基土、桩的物理力学性质的关系,并分析了桩土平均波速与桩土模量和测点位置的关系。     

双腔室空气弹簧模型及动态特性研究

双腔室空气弹簧以其优良的隔振性能及刚度可变特性已经在部分高端车型和赛车上得到应用,但是对其动刚度预报的精确模型及动态特性的深入研究还不够完善。基于能量原理从热力学角度出发,结合空气动力学及结构动力学给出一套双腔室空气弹簧的精确模型并给出各刚度、阻尼项明确的物理意义。设计示功试验,选取不同振幅和频率的正弦激励对双/单腔空气弹簧进行试验验证。试验结果表明所提动刚度模型能够很好地反映出双腔室空气弹簧的滞回特性及刚度可变特性,也能够明确反映出动刚度的频率相关性。最后基于模型给出各参数项对动刚度幅值和滞回相位角的影响规律,基于试验验证仿真结果并给出规律的物理解释。研究结果表明：单腔室空气弹簧的动刚度频率特性相位角仅因热交换而存在一个峰值;双腔室空气弹簧的动刚度相位角存在2个峰值,主要是由热交换(第1峰)与小孔产生的阻尼效应(第2峰)导致;当激励频率趋向于无穷时,由于热交换不充分及腔室之间气体来不及进行交换,故单/双腔室空气弹簧的动刚度相位角逐渐趋向于零;研究得出的模型预报方法及动态特性可以对单/双腔室空气弹簧的动刚度进行准确估计,并给出了其动刚度的频率相关性及其影响因素与变化规律。研究结论能够对空气弹簧的整车动力学匹配及设计提供正面的指导。     

空气弹簧的使用要求及故障分析

空气弹簧因其良好的非线性特性在车辆上得到广泛的应用,但其在使用中却容易产生故障。本文介绍空气弹簧的使用要求,并分析空气弹簧故障产生的主要原因及防范措施。     

半挂汽车列车一个制动问题的分析

针对半挂汽车列车一个制动问题进行分析,找出原因并加以解决.     

半挂汽车列车制动系统的改进设计

针对半挂汽车列车的制动系统提出了两种改进措施.     

汽车车身A级曲面的表示与次数选择

分析了汽车车身在光顺过程中曲线(曲面)的Bézier表示方法和B样条表示方法,并对2种方法表示的曲线(曲面)品质进行了对比分析.在此基础上,提出选用Bézier表示方法光顺汽车车身A级曲面同时根据高次曲线(曲面)的振荡性和光顺要求,将曲线(曲面)的次数限制在2～7次.试验表明,采用Bézier方法得到的某汽车车身曲面符合造型要求,其曲面之间的斑马线光滑过渡,达到了A级曲面的要求.