车辆气动力展向相关性传递函数及其对桥上运动车辆响应的影响

为研究运动车辆气动力的展向相关性对桥上运动车辆响应的影响,在分析运动车辆顺风向和竖向脉动风速谱的基础上,发展出一种新型的运动车辆脉动风速相干函数形式,推导出与顺风向和竖向脉动风速对应的运动车辆气动力的展向相关性传递函数,并根据"余弦规则"得到作用在运动车辆上的抖振力谱.通过建立列车-轨道-桥梁多体系统耦合振动仿真模型,...     

四轮车辆非平稳路面不平度时域模拟及小波分析

建立了非平稳的四轮相关滤波白噪声路面时域模型，并用计算机模拟得出四轮的路面不平度时间序列。理论验证的结果表明该模型与路面的实际情况非常接近，进而采用谱分析、小波分析等数据处理技术对路面信号的时频特征进行了深入的探讨，得出了一些有价值的结论。     

横风作用下移动车辆脉动风速谱（双语出版）

为研究横风作用下移动车辆的脉动风速谱形式,不依赖于传统的Taylor“冻结”假设和各向同性湍流假设,围绕移动车辆的脉动风速时程生成方法,在传统的谐波合成法基础上提出了一种高效的“直接生成法”。并在此基础上,综合考察了不同离地高度、不同平均风速、不同车辆移动速度等因素对移动点（或移动车辆）脉动风速自相关系数函数的影响。通过参数敏感性分析,建立移动点与固定点自相关系数函数的关系式,并最终推导出移动点的纵向脉动风速谱模型。研究结果表明：所提出的移动点（或移动车辆）脉动风速的“直接生成法”相比传统的“逐步提取生成法”具有更高的计算效率;进一步的,提出的移动点纵向脉动风速谱模型由于不依赖于Taylor“冻结”假设或各向同性湍流假设,也未额外地引入横向脉动风速谱,而仅依靠移动点的纵向脉动风速时程而逐步分析推导而出,这与数值解所采用的条件一致,因而使其计算值与相应的数值解吻合较好,表明提出的移动点纵向脉动风速谱模型具有较高的计算精度。研究结论可为移动车辆脉动风速谱的相关研究提供新的思路。     

桥塔遮风效应对移动列车气动参数及行车安全的影响

为研究桥塔遮风效应对移动列车气动参数的影响,以沪通长江大桥这一钢桁梁斜拉桥为背景,基于移动列车模型试验装置,设计了缩尺比均为1：30的桁梁、桥塔和CRH3列车模型,依托XNJD-3风洞实验室进行了一系列试验。基于测试结果,分析列车通过桥塔区域时车速、风速以及合成风向角对列车气动参数的影响,并利用风-车-线-桥耦合振动模型分析了桥塔处气动参数突变对CRH3列车行车安全的影响。研究结果表明：桥塔遮风效应对移动列车影响显著,车辆气动参数在桥塔区域呈现突变的现象,升力系数和阻力系数经历了先减小后增大的过程,力矩系数则先增大后减小;风速越低,气动参数曲线在桥塔处的突变程度越大;气动参数曲线的突变宽度远大于桥塔自身的宽度,且车速越高突变宽度越大;合成风向角越小,列车气动参数在桥塔区域的变化越显著;列车离开桥塔区域时,桥塔尾流会造成升力系数和阻力系数局部增大;在考虑桥塔遮风效应的情况下,列车车体加速度在桥塔区域急剧增大,当列车远离桥塔区域时又逐渐减小;桥塔遮风效应会威胁列车的行车安全,未考虑桥塔遮风效应的分析结果是偏不安全的。     

大跨桥梁风致抖振时域分析及在ANSYS中的实现

通过对准定常气动力模型[1]进行双变量泰勒展开,导出与自激力等价的12阶单元气动阻尼矩阵和气动刚度矩阵,自激力以单元气动阻尼矩阵和单元气动刚度矩阵的形式在ANSYS中以Matrix27矩阵输入,提出一套在ANSYS中实现大跨度桥梁抖振分析的简便方法.通过对一座大跨度斜拉桥进行抖振时域分析,计算结果表明本文方法的计算结果与该模型的精确结果几乎完全一致,充分说明了本文方法的正确性和实用性.     

多跨变截面连续梁桥在车辆通过时的振动分析

针对多跨变截面连续梁桥在车辆通过时的耦合振动问题,采用了移动质量模型下的有限元法进行数值模拟,使用Euler-Bernoulli变截面梁单元模拟桥梁结构,给出了完整系统下的动力求解微分方程组的离散形式,其中移动荷载采用Dirac δ函数表示,并采用二节点的三次Hermite插值函数向单元的节点进行分配,对于移动质量模型下所产生的各相关的力采用移动质量单元处理.在假定变截面模式的基础上,推导了梁高呈线性变化及抛物线形变化的矩形截面梁单元刚度矩阵和质量矩阵,编制了有限元动力求解软件,并对变截面多跨连续梁桥在移动质量作用下的动力响应过程进行了数值模拟计算.结果表明:计算结果与一些已发表的简单算例吻合很好.     

台架模拟非道路移动机械车载法排放试验的方法研究

为了缩短非道路移动机械车载法排放测试的开发周期,本文提出了一种相对简单高效的方法.通过采集非道路移动机械一段时间内的实际作业工况,将其转化为满足标准要求的一组转速和扭矩值,根据这组数据在发动机台架上编制自动循环程序来模拟非道路移动机械实际作业过程中的发动机工况,同时测量该过程中排气污染物,可以计算得到发动机台架模拟的车...     

内燃机用曲轴成形工艺分析及组织模拟研究

大型曲轴是大型内燃机的关键零件,往往通过锻造成形进行加工制造.由于大型曲轴的直径比较大、形状复杂等,在实际生产过程中,往往存在锻造部件精度低、流线分布不合理、晶粒细化不充分等问题,采用DEFORM-3D软件对大型内燃机用曲轴TR镦锻过程进行了数值模拟仿真,实现了曲轴锻造宏观成形和微观组织演变的模拟.通过模拟分析,得到了...     

双肢薄壁墩连续刚构桥平衡悬臂施工阶段的抖振时域分析

根据双肢薄壁墩悬臂结构的形式以及自然风场的相关特性,对其三维脉动风场进行简化,基于Shinozuka's谐波合成法,模拟主梁及墩的脉动风场.通过对准定常气动模型进行双变量泰勒展开,引入空间梁单元的位移插值函数导出自激力的单元气动刚度矩阵和气动阻尼矩阵,采用ANSYS中自定义单元Matrix27来模拟结构受到的自激气动力,静风力和抖振力可以直接在AN-SYS中以荷载的形式输入,提出了一套在ANSYS中实现双肢薄壁墩连续刚构桥平衡悬臂施工阶段的抖振时域分析方法.对算例的计算分析显示:该方法计算结果与频域法结果基本一致,表明该方法的正确性和实用性;双肢薄壁墩悬臂结构的动力影响很明显.     

碎石土滑坡过程稳定性分析及开挖支护模拟

对浙江省某一高速公路由于原设计右线桥梁基础施工过程中便道开挖引起的滑坡进行地质勘察和现场调查的基础上,详细分析了红岩滑坡的地质环境及其变形特征,认为该滑坡系坡脚开挖致使坡体失衡,并形成开挖临空面,在降雨及地下水等的作用下,导致坡体沿软弱结构面产生滑移破坏。运用Plaxis强度折减有限单元法对红岩滑坡稳定性进行数值模拟分析,并使用滑坡监测资料进行验证。结果表明:该滑坡是由于坡脚开挖和强降雨的共同作用下形成的;通过坡体开挖卸载及坡脚抗滑桩、坡面锚杆等支护措施设置后,边坡的安全系数达到1.256,满足工程安全的需要;滑坡治理中除施加必要的支护外,还应重视排水工程,以便有效控制坡体地下水位的抬升。     

用于微观仿真车辆模型中轨迹的简化算法

实际车辆运行轨迹的测量和计算都比较复杂。现存的微观仿真车辆模型，往往都回避了车辆轨迹的计算，而用直线运行来近似代替。构建微观车辆模型时，在影响车辆运行轨迹的各个因素中，可以只考虑前轮转向角和前后轴间距离2个主要因素，而质量、摩擦、刚体系数等其他次要因素是可以忽略的。据此，给出了车辆运行轨迹计算的简化算法，并为此进行了若干试验论证。结果表明，这种简化，一方面使得车辆微观模型在轨迹上更加接近于真实，另一方面，算法计算量小，是微观仿真中可以接受的。     

基于CFD的双道超车过程气动特性分析

基于计算流体力学（CFD）中的动网格技术对双道超车进行了数值模拟,研究表明,双道超车过程中,3辆车周围均出现强烈的压强和空气流速变化,当主超车在两车之间时,流场变化更为复杂。随着车辆相对位置的变化,3辆车周围的涡形态发生明显变化,涡的变化消耗流场中的能量,使车身受力发生变化。行驶过程中,3辆车的侧向力、风压中心位置和横摆力矩均发生明显变化。绝对速度增加,主超车与被超车的最大侧向力均呈线性增长,给车辆行驶稳定性带来负面影响。     

气动力矩阵和气动导数对桥梁颤振稳定性的影响

采用集中气动力矩阵和一致气动力矩阵2种不同形式的气动力矩阵,并利用4种不同截面的气动导数研究了气动力矩阵对颤振临界状态的影响;采用理想平板的气动导数研究了各气动导数对颤振临界状态的影响。结果表明:采用集中气动力矩阵可降低颤振临界风速,使结果偏于保守;各气动导数对量纲一的风速和颤振临界风速均有一定影响,而对颤振频率影响较小,从而进一步证实了采用流线型断面形式的桥梁,其颤振形态是弯扭耦合的经典颤振。     

节段模型气动导纳的数值模拟与试验

为了对桥梁风工程中广泛使用的气动导纳进行精细化研究,针对桥梁风工程中由于沿用了经典的薄机翼气动力理论,认为气动导纳仅是量纲一折算频率的函数而与风场特性无关这个问题,首先简要回顾了二维薄机翼非定常气动力理论的基本假定,指出对于钝体桥梁断面,这些基本前提条件不再成立,因此也不存在独立于风场特性的气动导纳函数。在这一理论观点的指导下,利用节段模型风洞测压试验,在3种非均匀布置的格栅湍流场中测量了平板断面和高宽比为1∶4矩形断面的脉动升力,并识别出各自的气动导纳函数。通过比较不同风场下识别的气动导纳函数,研究了不同形式断面与风场的依赖性。然后利用CFD数值模拟,通过改变入口边界条件,在3类湍流场中对结果进行了进一步的验证。试验及数值结果表明：平板断面的气动导纳在3类风场中基本一致,表现出了流线型断面对来流特性的不敏感性,可以认为是量纲一折算频率的单一函数;相比之下,具有钝体特性的矩形断面在3类不同风场中识别的气动导纳区别十分显著,表明钝体断面的气动导纳并不能定性为断面的函数,而是由断面与来流风场特性共同确定。在桥梁风工程中,需谨慎应用源于机翼理论的气动导纳概念,试验识别气动导纳时宜考虑与实际情况相符的风场特性。     

高速铁路声屏障气动特性仿真分析

基于三维粘性非稳态可压缩Navier-Stokes方程和k-ε两方程紊流模型,采用有限体积法对高速列车通过时声屏障上气体压力和气动作用力进行计算。分析了两种高度、三种形式声屏障和四种列车运行速度条件下,单车通过与会车过程中的声屏障气动特性。结果表明:列车通过时,直立板型声屏障所受单位长度气动力最小,倒L型声屏障最大,内倾45°型居中;不同类型声屏障单位长度上气动力与列车运行速度均成2次方函数关系。会车过程中作用在声屏障上气动作用力大于单车通过时相应的气动作用力。     

桁梁桥气动导纳函数的试验研究

在介绍识别气动导纳函数的试验原理和试验方法的基础上,以坝陵河大桥和果子沟大桥为例进行了桁梁桥气动导纳函数的试验研究.对不同攻角、不同风速下的升力导纳、阻力导纳和升力矩导纳进行对比分析,概括了桁梁桥气动导纳函数的特点,并利用数值拟合技术,得到桁架结构断面气动导纳函数的经验拟合公式.基于该公式,对坝陵河大桥和果子沟大桥进行了抖振频域分析,并与风洞试验抖振响应测量结果做对比,表明计算值与试验值具有良好的一致性,证明了桁梁气动导纳识别方法的正确性和拟合公式的有效性.     

钢管混凝土拱桥在移动车辆荷载作用下的振动分析

以某主跨110m的自锚式钢管混凝土中承桁架拱桥为对象,分析了该桥的自由振动特性和移动车辆荷载作用下主跨桥面系的振动特性。计算结果表明:采用单轴和双轴移动车辆模型计算出的桥面系振动特性差别不大;不同车速的移动车辆荷载引起桥面系的振动响应不同,车速快时,桥面系竖向振动的最大位移减小,竖向振动的最大速度和加速度增加。     

车辆对桥墩撞击力仿真分析及简化计算

为研究车辆撞击桥墩过程中的撞击力及其简化计算方法,采用有限元软件建立等效车辆-桥墩碰撞模型,在验证等效车辆模型合理性的基础上,改变撞击速度得到撞击力时程曲线;提出将车辆碰撞桥墩视为匀减速过程的撞击力简化计算方法,并将简化计算方法撞击力结果和其它3种方法结果以及国内外规范取值进行对比。结果表明:撞击过程中车辆撞击力先后出现2个峰值,峰值持续时间较短,不宜作为碰撞过程控制力;将车辆撞击桥墩视为匀减速过程的撞击力简化计算方法具有一定的合理性,可用于缺乏撞击试验数据情况下的撞击力计算;我国规范规定撞击力取值在中型车辆低速撞击桥墩时可安全指导桥墩设计,但速度较高时规范取值明显偏小,建议提高我国规范中撞击力取值。