基于背门约束系统的车内低频轰鸣声控制

汽车背门一般通过铰链、锁销、缓冲块等约束系统安装和固定在车身上,其刚体模态振动与车内声腔声压耦合,是导致低频轰鸣声的主要原因.本文建立了背门振动-乘员舱声压的一维板-腔耦合声学解析模型,分析研究了边界约束刚度对板件振动速度响应及腔内耦合声压的影响规律,并进行了实车实验验证;通过调节锁销相对位移和缓冲块相对高度,解决了某车型低频敲鼓声问题.分析结果表明：在板件刚体模态振动下,腔内耦合声压幅值沿远离板件方向逐渐增大,且在声腔底部位置最大;板件振动速度相应及腔内耦合声压峰值幅值随边界约束系统刚度减小而降低;在低频轰鸣发生的20～30 Hz频率范围内,乘员舱前排位置声压峰值幅值比中排及后排位置大约8 dB(A),验证了理论分析结果的正确性;乘员舱内耦合声压峰值幅值随着锁销相对位置的增大和缓冲块相对高度的减小而降低,锁销相对车身向车尾方向增大2 mm或者缓冲块相对高度减小2 mm,可以使背门振动速度减小约0.002～0.003 m/s,前排声压峰值幅值降低3.5～14.8 dB(A).     

海相黏土静力触探锥形因子影响因素研究

为了研究土体刚度指数、应变软化和应变速率对海相黏土锥形因子的影响,利用有限元方法模拟了圆锥在黏土中的静力贯入,并采用任意拉格朗日-欧拉网格划分技术控制锥尖土体在大应变条件下的网格质量,讨论了稳定状态下传统小应变分析与大应变分析之间的差异性以及土体刚度指数对锥形因子与塑性区扩展的影响;引入土体应变软化参数和应变速率依赖性控制参数,分析了应变软化（灵敏度）和应变速率对锥形因子的影响,并建立了考虑土体刚度指数、应变软化和应变速率影响的锥形因子表达式. 结果表明:传统小应变分析会大大低估土体承载力,大应变极限承载力随着贯入深度的增大而增大,并在12D（D为探头外径）深度处达到稳定状态;锥形因子与塑性区均随着刚度指数的增大而增大,锥尖附近塑性区的径向扩张更接近于球形孔扩张;土体灵敏度随着应变软化参数的减小而增大,锥形因子出现小幅度减小;随着应变速率控制参数的增大,锥形因子出现大幅增加,但增量与灵敏度无关;锥形因子表达式量化了刚度指数、应变软化和应变速率对海相黏土的影响,有助于利用静力触探技术更准确的评价海相黏土抗剪强度.      

基于迭代RMSE法的约束阻尼板动力特性分析

忽略约束阻尼结构阻尼层黏弹性材料虚刚度及参数频变特性会对计算该结构模态损耗因子带来误差.本文在修正模态应变能法（RMSE法）的基础上，结合迭代算法，分析了黏弹性材料虚刚度及参数频变特性对约束阻尼板的振型、固有频率和模态损耗因子的影响，探讨了约束阻尼板阻尼层厚度和约束层厚度对结构模态损耗因子的影响规律.分析结果表明：本文方法计算的固有频率和模态损耗因子与相关文献中的试验实测值吻合良好；不考虑黏弹性材料参数频变特性，各阶模态振型形状基本不变，但部分振型的相位相反；阻尼层剪切模量直接影响到结构固有频率，忽略其频变特性会导致在低阶时计算结果偏大17.2%，高阶时偏小7.6%；低阶模态时，忽略黏弹性材料频变特性的模态损耗因子误差最大可到56.0%；约束阻尼板模态损耗因子随阻尼层厚度增加而增大，随约束层厚度增加先增大后减小.     

整体道床轨道扣件刚度对钢轨声功率特性的影响

为了研究整体道床轨道扣件刚度对钢轨垂向振动声功率特性的影响,建立了平面半轨道模型,利用谱元法计算了钢轨导纳,建立了轨道周期子结构模型,利用谱传递矩阵法计算了轨道衰减率;结合钢轨导纳和轨道衰减率计算结果,得到了单位简谐点激励作用下的钢轨声功率级,分析了扣件刚度对钢轨相对声功率级的影响. 研究结果表明:在单位简谐点激励作用下,中低频范围内的钢轨声功率级随着频率的增大而提高,在1/3倍频程中心频率800 Hz处,钢轨声功率级出现峰值;钢轨声功率级随着扣件刚度的减小而增大,但主要影响的频率范围为400 Hz以下;扣件刚度减小越多,钢轨声功率级增大越显著;扣件刚度的减小使得钢轨声功率级在钢轨弯曲共振频率处增加量最大,这是因为在该频率下钢轨导纳幅值增加量和轨道衰减率减少量均较大.      

齿形结合面法向接触阻尼理论分析与实验研究

针对装载齿形防松垫圈的螺栓联接结构对接触阻尼展开研究,以接触分形理论为基础,将齿面与平面的接触进行等效简化,建立了结合面法向接触阻尼及损耗因子分形模型,分析了法向载荷和接触面积对接触阻尼的定性影响,建立了装有齿形防松垫圈的螺栓联接悬臂梁结构实验台,开展了阻尼比检测实验.理论分析和实验结果均表明齿形结合面的接触阻尼随着法向载荷的增大而减小、随着接触面积的增大而减小.     

基于能量法的轮对蛇行运动稳定性

为了分析轮对蛇行运动的形成机理与能量传递机制, 基于车辆系统动力学理论推导了轮对蛇行运动的能量表达式; 借助轮对运动参数的相位关系和能量表达式, 确定了轮对蛇行运动过程中各部分所做的功及其对应的能量传递路线; 通过数值仿真计算不同参数条件下的输入能量, 对比了踏面等效锥度、轮对质量、一系悬挂刚度与重力刚度等参数对轮对稳定性的影响规律。研究结果表明: 蠕滑力和锥形踏面的协同作用是轮对产生蛇行运动的根本原因, 蠕滑力中的刚度项通过调节纵、横向蠕滑率向轮对系统横向运动输入能量, 蠕滑力中的阻尼项耗散轮对系统的能量; 当输入能量大于耗散能量时, 轮对蛇行运动发散, 当输入能量小于耗散能量时, 蛇行运动收敛, 当输入能量等于耗散能量时, 轮对做等幅周期运动; 增大轮对质量和车轮踏面等效锥度不利于轮对的稳定性, 增大一系悬挂纵、横向刚度对轮对稳定性有利; 踏面等效锥度对轮对稳定性的影响最大, 当锥度由0.15增大到0.20时, 输入能量增大了约9.5倍; 一系悬挂刚度的影响次之, 刚度由75kN·m-1增大到100kN·m-1时, 输入能量减小了约60%;轮对质量影响最小, 轮对质量由1 000kg增大到2 100kg时, 输入能量增长了约1.1倍; 在锥形踏面下, 重力刚度对轮对稳定性的影响可以忽略。      

光脉冲在LOA-XGM中传输的特性

为了验证线性光放大器的性能，建立了光脉冲在LOA中传输的理论模型，分析了放大器处于增益饱和状态下交叉增益调制效应对传输脉冲的影响、脉冲在LOA中传输的特性，以及不同脉宽对于增益、载流子密度和寿命的影响．结果表明：在相同的信号脉冲峰值增益下，增大抽运光功率或减小探测光功率均使输出脉冲峰值减小；当抽运光功率小于（大于）0．5mW时，输出脉冲上升时间随探测光功率的增加而增加（减小）；随着输入脉冲波长增加，输出脉冲上升时间变长，峰值功率变小；输入脉冲越宽，对载流子密度及其寿命和增益的影响越小．     

列车荷载作用下地基动力及沉降特性分析

为分析列车荷载作用下的地基动力及沉降特性,建立了轨道-路堤-地基在列车荷载作用下的动力耦合分析数值模型,考虑列车速度、路堤高度和基床刚度的影响,研究了列车荷载作用下的地基动应力分布及地表沉降特性,并对不同地基加固形式的加固效果进行了探讨。研究结果表明:列车荷载作用下地基动应力沿水平方向和地基深度迅速减小;地基竖向动应力和地基沉降随列车速度的增大而增大,随路堤高度和基床刚度的增大而减小,路堤高度不宜小于2 m;地基沉降随加固深度和加固区刚度增大而减小,列车速度越高,影响越明显,最佳地基加固深度为3 m。     

连续刚构桥梁车桥耦合竖向动力行为分析

以广州地铁6号线高架3×36 m连续刚构桥梁为基本实例,通过动力学有限元分析程序MSC.DYTRAN建立了车桥耦合分析模型;通过大量的参数分析,在一定范围内总结了连续刚构桥梁结构参数变化以及车速变化,对结构动力系数、车体竖向加速度的影响;研究结果表明：对于广州地铁6号线采用的3跨连续刚构桥梁而言,结构边跨跨中动力系数随着主梁线刚度的增大,呈增大的变化趋势;车速是影响结构动力系数变化的主要因素之一,当列车轮对的加载频率与结构的1阶竖向自振频率接近时,动力系数明显增大,并且随着车速提高,动力系数总体呈增大的趋势;车体竖向加速度随着主梁线刚度增大而减小,而随着车速的提高而增大。     

基于车辆-移动轨道耦合模型的列车碰撞爬车行为

为了揭示车辆参数对列车碰撞爬车行为的影响规律,首先基于车轨耦合的基本思路,建立车辆模型和移动轨道模型,用非线性轮轨接触模型耦合车辆模型和移动轨道模型;非线性钩缓装置模型用于连接相邻的两个车辆模型;然后通过模拟两同型列车低速正面碰撞,获得了不同参数情况下车辆和轨道的动态响应;最后用车轮抬升量作为车辆碰撞爬车指标,分析了车轮抬升量对碰撞速度、车体质心高度和二系垂向刚度的灵敏度和相对灵敏度. 结果表明:在其他条件不变的情况下,当碰撞速度增大至27 km/h时,车轮抬升量陡增至36.5 mm;质心高度增大20%时,车轮抬升量增加41%;二系垂向刚度增大20%时,车轮抬升量减小16.6%;车轮抬升量随碰撞速度和质心高度的增大而增大,而随着二系垂向刚度的增大而减小;车轮抬升量对碰撞速度的灵敏度是非线性的;质心高度和二系垂向刚度的相对灵敏度分别为205%和?83%.      

被动柔性防护系统对落石冲击作用的传播效应

被动柔性防护系统遭受落石冲击作用时的波传效应对系统耗能效率存在重要影响,对此开展了能量为1 500 kJ的3跨足尺模型冲击试验,结合LS-DYNA开展了非线性动力分析,对比研究了柔性防护系统的冲击变形、特征点位移和钢丝绳拉力等结构响应沿支撑绳纵向的传播特征.进一步开展了4跨、5跨、6跨和7跨模型的冲击动力学模拟试验,研究了纵向传播距离增加对冲击响应的影响,包括支撑绳拉力、网片内力和系统冲击力随随波传距离增加的衰减率、构件耗能率和冲击历程的多阶段耗能率变化.研究结果表明:冲击跨支撑绳拉力明显高于边跨;冲击跨网片内力最大,两侧网片内力急剧衰减,呈高斯型衰减分布;随着系统跨数增加,落石冲击变形极值变化较小,但变形时程变化差异较大;内力衰减变化明显,7跨模型中,支撑绳内力衰减超过了50%,网片内力衰减了40%,冲击力衰减了14%;随着系统传播距离的增加,网片、减压环以及钢柱的耗能减少,钢丝绳和其他摩擦耗能增加,第1、2阶段耗能增大,第3阶段耗能减小.     

基于储能飞轮的电动汽车制动能量回收

飞轮储能具有绿色无污染的特点,发展潜能巨大。文章以电磁耦合式储能飞轮为研究对象,将其应用于纯电动汽车的制动能量回收,通过整车仿真,分析电磁耦合式储能飞轮的能量回收效率。建立搭载电磁耦合式储能飞轮系统的整车模型,并仿真验证,在初速度为70 km/h时,制动时间为5.853 s,制动距离为70.67 m。分别在不同初始速度和储能飞轮转动惯量条件下进行制动仿真。随着初速度提高,电磁转差离合器作用时间延长,飞轮储存能量增加,但储能飞轮的回收效率相差不大,且能量回收效率均不低于22.4%;转动惯量越大,回收的能量多,回收效率高,但制动时间增加,不利于行车的安全性。由此得出结论:电磁耦合式储能飞轮系统可以有效回收制动产生的能量,选择合适转动惯量的飞轮可以提高制动能量的回收效率。     

支撑刚度对载流摩擦磨损特性的影响

在CETR UMT-2摩擦磨损试验机上,用自行设计的夹具,研究了支撑刚度对钢铝复合轨与受电靴摩擦副之间的载流摩擦磨损特性的影响,测量了法向力随时间的变化曲线与受电靴的磨损质量和弹簧在加、卸载过程中的变形能,分析了变形能与载流摩擦磨损特性之间的关系。分析结果表明:随着载荷的降低,载荷振幅均增大;弹性支撑时的载荷振幅和磨损质量总体上较刚性支撑的小;弹簧的摩擦耗能与变形能的比值越大,吸振能力越强,载荷振幅越小,载流磨损质量越低。可见,弹性支撑能降低载荷的振幅,保证良好的受流,选择合适的加载范围和一定刚度的弹簧支撑能有效地降低电弧烧蚀带来的材料损失,延长摩擦副的使用寿命。     

Performance Evaluation of Short Parabolic Trough Collectors Integrated with a Small-Scale Solar Power and Heating System

An investigation is presented on the performance of a small-scale solar power and heating system with short parabolic trough collectors (PTCs). The steady-state model of the short PTCs is evaluated with outside experiments. The model mainly contains the heat loss of the receiver, the peak optical efficiency and the incident angle factor consisting of incident angle modifier and end loss. It is found that the end loss effect is essential in this model when the length of the PTCs is less than 48 m, especially in the winter. The standard deviation of the steady-state model is 1.4%. Moreover, the potential energy efficiency ratio of the solar power and heating system is considerably larger than the coefficient of performance (COP) of general air-source heat pumps, and increases with the decrease of the condensation temperature. An overall system efficiency of 49% can be reached. Lastly, the existence of a water storage tank improves the flexibility of heating the building, and the volume of the water storage tank decreases with the increase of the heating water temperature.     

基于完全分解模型的综合运输系统 能耗影响因素研究

随着工业化和城市化程度的提高,交通与能源矛盾日益突出.现有研究认为运 输业能源消耗与运输量、能源消耗强度有关,然而忽视了综合运输系统结构对能源消耗 的影响.为了解综合运输系统能耗与运输量、能耗强度、运输系统结构三者的定性与定量 关系,找出综合运输系统能耗快速增长的真正推动因素,本文以综合运输系统为研究对 象,建立基于完全分解的综合运输系统能耗影响分析模型,将能耗的影响因素分解成系 统结构、运输量、能源消耗强度三大因子,并对1995–2011 年的统计数据进行实例计算.研 究发现,运输量的大量增加是运输业能耗显著增加的主要因素.但值得关注的是,运输结 构对能源消耗的影响日益突出.所以,我国进一步构建综合运输系统时,应当做好各种运 输方式在能耗方面的优势比较及合理的整体发展规划,使得各种运输方式协调发展.应该 大力发展能源消耗率低且对环境影响小的铁路和水路运输.     

多物理域耦合求解的轮毂电机温度场

为研究温度变化对电动汽车用轮毂电机的工作性能和使用寿命的影响,采用场路耦合法将轮毂电机有限元模型与外电路联合求解,建立了包含轮毂电机本体、外部驱动控制电路的联合仿真模型,充分考虑了外部激励中时间谐波电流对磁场的影响. 然后,将计算得到的绕组铜耗、定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗以及杂散损耗等作为热源,采用磁热耦合法将其耦合到各部件进行瞬态温度场研究,综合考虑了电机工作过程中其损耗分布在时间和空间位置上的瞬态变化特性,热源损耗与温度场实时精确耦合. 详细研究了负载运行时轮毂电机各部件温度随时间的变化情况,以及温度的空间分布特性. 多物理域耦合法实现了电磁场与外电路的直接耦合,电磁场与温度场的顺序耦合. 最后,对轮毂电机进行台架试验. 研究结果表明:仿真计算结果与试验结果在额定工况下温度的最大误差为4.96%,峰值工况下最大误差为10.55%.      

基于能耗分析的车厢热舒适性综合研究

随着人们生活水平的提高,旅客对列车的舒适度也提出了更高的要求,如何在保障旅客热舒适性的同时降低能耗已成为当前研究的热点问题.基于热舒适性评价指标和车厢能耗模型,针对影响列车空调系统能耗以及热舒适性的车厢内风速、温度和相对湿度加以综合探讨,提出了列车空调系统的节能调控措施,为列车空调系统的进一步节能改造和改善车厢内人体热...     

牵引变压器绕组温升与油流的关联性

为明确牵引负荷下绕组温升与油流速度动态变化的相互跟随性,构建了牵引变压器温升试验平台,模拟各种负荷下绕组和铁心的生热及油流循环过程,并同步测量油温、绕组热点温度以及散热器油流速度.在此基础上,建立了对应的数值计算模型,仿真求解其温度场与油流场.研究结果表明:稳态时油流速度与绕组热点温度基本呈线性关系;阶跃负荷时油流速度有一个冲击回落的过程,油流速度冲击峰值受负荷作用时间和负载系数大小影响,达到峰值时间比绕组热点温度达到峰值迟10 min;连续冲击负荷下,冲击负荷之前的温度与流速只影响绕组热点温度的绝对值,对铜油温差基本无影响.      

基于拟不可积哈密顿理论的桥梁动力可靠度计算

为提高铁路桥梁动力可靠度计算的效率,考虑结构非线性,基于振型空间,导出了铁路桥梁动能和势能的表达式,进而根据拟Hamilton系统理论确定铁路混凝土桥梁的广义动量、广义速度、Hamilton函数及拟Hamilton系统方程.只考虑横向位移和扭转位移,导出了铁路混凝土桥梁的拟不可积Hamilton系统方程,得到条件可靠度函数应满足的后向Kolmogorov方程及其定量边界、初值条件,并用中心差分法求解该方程.以实际铁路桥梁为算例,用上述方程求解其在列车荷载作用下的动力可靠度.研究结果表明:非线性桥梁结构的动力可靠度和概率密度峰值随桥梁初始能量增大而减小,随桥梁临界能量增大而增大;不同跨度桥梁的分析结果与实际情况相符,说明基于拟不可积Hamilton系统理论计算铁路桥梁的非线性动力可靠度是可行的.      

弯曲输流管道流固耦合流动特性研究

以流固耦合理论为基础,对一段两端约束弯曲输流管道建立流体动力学模型及固体运动模型,利用FEA法对该管道系统流固耦合振动特性及弯管内流体流动特性进行了模拟计算和分析,结果表明:流体在管道弯曲处被迫改变方向时,将对管壁施以附加作用力,最大应力和应变发生在入口和出口处附近的上下部.由于管道的弹性作用,管道壁面又会反过来影响管内流体流动情况,两者之间存在复杂的耦合作用;弯管内侧壁附近能量损失较大,静压分布从0~°90°截面始终是外侧高于内侧,进口段湍动能较小、拐弯处较大,管道内流体流速在弯曲管道转角处相对较高.