小垂度粘弹性索动力稳定性

基于Revlon材料本构定律及索的运动方程导出了用模态坐标表示的受周期轴力的粘弹性索系统方程。使用分离变量法得到用模态坐标表示的线性周期系数常微分方程,给出了粘弹性索在周期轴力下的动力稳定性条件。数值结果给出了索在不同垂度比下的稳定域与不稳定域。     

多自由度非线性吸振器的连接方式及吸振效果

在非线性能量阱质量不变的前提下,提出了通过增加数量或改变连接方式以提高吸振效率的假设,并用数值模拟验证了该假设的正确性.分析了不同初始条件和吸振器不同连接方式下,系统主结构的响应时间、非线性能量阱中总能量占系统瞬态总能量的比例及其耗散系统初始总能量的能力.研究表明,吸振器在主结构初始位移较大时应采用串联方式,反之则用并联方式.最后进行了吸振器的参数优化,发现串联时吸振器选用较弱刚度,而在并联时则选用较强刚度且质量相同.     

非线性吸振器刚度调整策略研究

具有自适应能力的线性吸振器,由于其自然频率能跟踪外激励频率的变化而受到广泛研究,但所设计出的吸振器通常具有非线性刚度,为了简化分析,往往对非线性系统进行线化,这并不完全符合非线性吸振器的特征.文中对附加Duffing类非线性吸振器的振动系统进行了建模和分析,根据谐波平衡法找出了主系统基频的反共振点,得到了非线性吸振器刚度调整的策略.通过仿真分析了多种因素对基于该刚度调整策略下的主系统减振效果的影响.结果表明:吸振器的吸振效果受到了非线性的影响,但是通过合理的刚度调整策略,仍然可以使主系统在较宽的频域内保持良好的减振效果.     

广义Van der Pol型强非线性共振的转迁集

用改进的Ｌ－Ｐ方法，引入参数变换ａ＝（εｑ＾２ｗ１）／（ｐ＾２ｗ０＾２＋εｑ＾２ｗ１）同时用多尺度法求出广义Ｖａｎ ｄｅｒ Ｐｏｌ型强非线性主振，亚谱和次谐共振的分岔响应方程和转迁集，得出主振ｋ≠１／２的亚谐和次谐具有相同的分岔拓扑结构，而ｋ≠１／２的亚谐振动的分岔结构更加复杂。     

基于有限元分析的宽带动力吸振器技术研究

研究了不同自由度的动力吸振器的吸振效果，以有限元分析软件为平台，以悬臂梁为多自由度主系统的典型代表，通过分析节点的强迫振动位移和辐射噪声场中场点的声压级两个方面，研究了动力吸振器自由度数和其吸振带宽之间的关系，研究表明动力吸振器的自由度数越高，吸振带宽越大．     

基于电机动力吸振的高速列车蛇行运动控制

复兴号CR400BF高速动车组动力转向架的牵引电机采用特有的四点弹性架悬方式, 在电机和构架之间安装有横向液压减振器和横向止挡, 首次采用牵引电机作为动力吸振器来控制转向架蛇行运动稳定性和蛇行频率, 从而避免引起车体弹性模态共振; 考虑悬挂参数和轮轨接触非线性, 建立了复兴号动车组非线性多刚体动力学仿真模型, 通过悬挂模态计算和动力学时域仿真, 分析了关键参数对动车蛇行运动的影响规律; 基于将电机作为动力吸振器的原理, 优化了电机节点横向刚度和横向减振器阻尼; 考虑动车组运营中的轮轨匹配随机因素, 组合400种轮轨随机匹配状态, 仿真分析了动车的动力学性能; 开展动车组长期线路动力学跟踪试验, 研究了动力转向架蛇行运动演变规律。仿真与试验结果表明: 牵引电机弹性架悬下的构架横向加速度频谱图从以蛇行频率为主频的单峰值变化为主频在蛇行频率两侧的双峰值, 说明电机起到了动力吸振器的作用; 将电机作为动力吸振器能够提高动车蛇行运动稳定性, 具有不同等效锥度的典型轮轨匹配下非线性临界速度超过500 km·h-1; 动车蛇行运动最高频率被控制在6 Hz附近, 远离车体中部菱形弹性模态频率8.5 Hz, 避免了转向架蛇行运动激起车体弹性共振; 动车组在轨道随机不平顺激扰下, 构架端部横向加速度小于0.5g, 平稳性指标小于2.5, 轮轴横向力和脱轨系数等运行安全性指标满足要求。      

接触导线弯曲时接触网模态分析与频率相关的有限单元法

本文在考虑接触导线弯曲刚度的前提下，发展了德国联邦铁路公司（ＤＢ）所采用的接触网模态分析方法，并对接触导线的柔索体模型与欧拉梁模型的计算结果进行了比较。在此基础上，作者开发了高速弓网系统动力学仿真软件Ｓｉｍｕｌａ２．０。     

高速客车垂向悬挂稳定控制双振子模型机理研究

以Adams与Matlab作为协同仿真平台，基于双振子模型LQG控制器设计，建立了稳定控制方案和技术路线．仿真结果表明：垂向悬挂具有与双振子类似的隔振效果．尽管有横向和纵向相关运动模态的非线性影响，转向架仍可以实行有源／无源控制．仿真研究可以证实，无源控制转向架的系统机制是通过阻尼控制强制(垂向)主导运动模态处于稳定状态．     

辅助索接地的简化索网-阻尼器系统的阻尼和频率

索网-阻尼器-接地辅助索系统的振动特性研究对于拉索减振问题具有重要的工程应用价值.本文建立了由2根水平拉索和1根锚固于桥面的辅助索组成的简化索网系统,将辅助索简化为线性弹簧单元,基于弦理论,由拉索锚固端的位移边界条件和阻尼器、辅助索安装位置处位移及力的连续条件,推导得索网系统的复特征值方程,并由此求得阻尼和频率的数值解.以3、4阶振动模态为例,讨论了弹簧刚度、安装位置对最大模态阻尼比、阻尼器的最优阻尼系数和相应振动频率的影响.研究结果表明,索网系统的各阶模态存在奇数阶和偶数阶两种模态,两种振动模态具有不同的振动特性.随着辅助索与桥面连接段刚度的增加,最大模态阻尼比可能的取值上限将增加至单索-阻尼器系统的最大模态阻尼比值的2.0~2.4倍,但辅助索可选择的优化安装区间则变得更为狭窄和分散.      

基于Matlab的吸振系统的设计与实现

论述了利用Matlab强大的计算功能及其提供的GUI界面设计工具,设计出可视化的吸振设计系统,可根据给定的主系统的振动参数自动设计出吸振器的基本参数,并达到良好的吸振效果．     

The Coupling Effect of Spatial Reticulated Shell Structure with Cables

The spatial reticulated shell structure with cables (RSC) is a kind of coupling working system, which consists of flexible cables, reticulated shell structure (RS) and tower columns. The dynamic analysis of RSC based on the coupling model was carried out. Three kinds of elements such as the spatial bar element, cable element and beam element were introduced to analyze the reticulated shell, cable and tower column respectively. Furthermore,such parameter influences as structural boundary conditions, grid configuration, the span-to-depth ratio and the arrangement of cable system upon structural dynamics were analyzed. The structural vibration modes can be divided into four groups based on some numerical examples. And the frequencies in the same group are very close while the frequencies in different groups are different from each other obviously. It is clear that the sequence of the appearance of the each mode group heavily depends on the comparative stiffness of the tower column system, RS and cables.     

双索悬索桥自振特性分析

以黄河大峡水库下游某双索悬索桥为工程背景,引入只受拉三维拉索单元,采用考虑几何非线性的子空间迭代法对其自振特性进行了分析,理论值与实测值能较好的吻合,说明了该空间非线性有限元分析方法的正确性;进而与相同跨径和结构参数的单索悬索桥的自振频率、振型进行了对比分析,结果表明双索悬索桥能有效提高桥梁一阶竖弯振动频率,为双索悬索桥结构设计理论提供了动力性能方面的依据.     

外激励作用下斜拉桥索-梁相关振动特性

为了研究大跨度斜拉桥在外激励作用下发生的索-梁相关振动,基于非线性振动理论建立了拉索发生大幅度非线性振动的理论方程,开发了有限元索动力单元;建立了某大跨度斜拉桥全桥有限元模型,在此基础上,使用索动力单元模拟斜拉索;最后,以一座具有代表性的大跨度公路斜拉桥为例,研究了在不同工况的外激励作用下斜拉桥发生索-梁相关振动的特性.研究结果表明:在斜拉桥全桥尺度下研究索-梁相关振动更为合理;斜拉桥的索-梁相关振动是一个能量传递过程;在外激励作用下,拉索 1:1 主共振更容易发生,2:1 参数共振相对不容易发生;靠近桥塔位置的较短拉索不容易发生较大幅度的振动.      

系杆拱桥吊索索力的振动测试方法

振动法测试系杆拱桥柔性吊索索力是桥梁建设及运营状态最为常用的测试方法。通过结合规范、实测等方法对振动法测试中涉及的关键参数—索的刚度、计算索长、边界条件以及自阵频率的测试等参数进行了综述,为精确确定索力提供参考。     

几何非线性因素对密索型斜拉桥自振特性的影响

本文根据有限元法与有限位移理论,对一座密索型针拉桥进行了线性与 非线性的固有振动空间计算,并将计算结果作对比,以揭示几何非线性 因素时自振特性的影响。      

斜拉索非线性振动的奇异摄动解法

为解决目前斜拉索振动计算的困难，建立了考虑垂度和斜度的斜拉索振动微分方程．用微分方程的奇异摄动解法，导出了频率和振型函数的解析计算式，从而可广泛用于斜拉索的参数识别、索力测试和修正等．数值计算结果表明，用奇异摄动解法导出的公式计算简便，计算误差在0．5％以内．     

Parametric vibration and vibration reduction of cables in cable-stayed space latticed structure

Mechanical model and vibration equation of a cable in cable-stayed sparse latticed structure (CSLS) under external axial excitation were founded. Determination of the mass lumps and natural frequencies supplied by the space latticed structure (SLS) was analyzed. Multiple scales method (MSM) was introduced to analyze the characteristics of cable's parametric vibration, and the precise time-integration method (PTIM) was used to solve vibration equation. The vibration behavior of a cable is closely relative to the frequency ratio of the cable and SLS. The cable's parametric vibration caused by the external axial excitation easily occurs if the frequency ratio of the cable and SLS is in a certain range, and the cable's vibration amplitude varies greatly even if the initial disturbance supplied by SLS changes a little. Furthermore, the mechanical model and vibration equation of the composite cable system consisting of main cables and assistant cables were studied. The parametric analysis such as the pre-tension level and arrangement of the assistant cables was carried out. Due to the assistant cables, the single-cable vibration mode can be transferred to the global vibration mode, and the stiffness and damping of the cable system are enhanced. The natural frequencies of the composite cable system with the curve line arrangement of assistant cables are higher than those with the straight-line arrangement and the former is more effective than the latter on the cable's vibration suppression.     

双链式悬索桥车桥耦合振动研究

采用单个移动质量-弹簧-阻尼模型模拟车辆,应用达朗贝尔原理和位移协调条件,推导出车桥耦合振动的运动方程.考虑几何非线性及桥面不平度因素,就车辆沿桥纵轴向中心行驶和偏心行驶2种工况,探讨单个移动车辆荷载对双链悬索桥振动响应的影响.针对桥面设计理论竖曲线、水平竖曲线、运营20多年后实测竖曲线,综合考虑桥面不平度,探讨在单个移动车辆荷载下双链悬索桥的车振响应特征.这对该类桥动力性能评估及动力加固设计都有积极的意义.     

轴向流对斜拉索气动稳定性影响的试验研究

在特定的风雨条件下,斜拉桥的斜拉索会发生激烈的风雨振现象,这种振动会造成索-梁和索-塔锚固区结构的疲劳损伤等一系列问题。因此,研究并明确斜拉索风雨振的机理,从而找到这种振动的控制方法,已经成为紧迫的研究课题。通过风洞试验测量了倾斜索模型的轴向流强度和脉动升力的大小,分析了轴向流对卡门涡脱落的影响及对低频率成分涡的形成的影响,指出轴向流能抑制卡门涡的脱落,并促进低频率成分的涡的产生,索在这两方面因素的作用下容易发生发散振动。     

In-plane Auto-Parametric Vibration of Inclined Cables under Random Transverse Excitation

In-plane auto-parametric stochastic vibration of inclined cables subjected to Gaussian white noise in transverse bridge orientation is investigated. Based on Newton＇s laws of motion and Galerkin＇s modal truncation principle, the influences of geometry nonlinearity induced by sag and large displacement of cables and the initial equilibrium state are taken into account. Meanwhile, the three-dimensional non-linear differential equations of inclined cables for coupling vibration are deduced, equivalent stochastic linearization method is applied to derive the 14-dimensional first-order nonlinear differential equations of state vectors, and the Runge-Kutta integration method is utilized to obtain the root mean square （RMS） response. Results show that when the transverse random excitation imposed on the stayed cable exceeds a critical value, the in-plane transverse vibration of the cable are excited due to tim auto-parametric nonlinear coupling, and the critical value of random excitation increases with the damping ratio. In this motion, the cable response possesses non-stationary characteristics, even though the loading keeps stationary.