铁路有砟轨道下沉及高低不平顺发展预测研究

针对我国轨道管理基础理论研究较薄弱的现状,进行轨道下沉及轨面高低不平顺发展恶化基础理论研究.主要研究内容和结论如.     

Effect of vehicle vibration environment of high-speed train on dynamic performance of axle box bearing

In this study, we developed a comprehensive three-dimensional vehicle–track coupled dynamics model considering the traction drive system and axle box bearing. In this model, dynamic interactions between the axle box bearing and other components, such as the wheelset and bogie frame, are considered based on a detailed analysis of the structural properties and working mechanism of the axle box bearing. A few complicated dynamic excitations, such as the time-varying mesh stiffness of gears, time-varying stiffness of bearing, bearing gaps and track irregularities, are considered. Then, the dynamic responses of the vehicle–track system are demonstrated via numerical simulations based on the established dynamics model. The results indicate that the traction drive system and track irregularities can significantly influence the dynamic interactions of the axle box bearing. The necessity of considering the excitation caused by gear meshing and track irregularities when assessing the dynamic performance of the axle box bearing is demonstrated.     

基于离散-连续耦合的落锤-路面动态相互作用研究

落锤冲击是一种典型的中低速碰撞，也是现今工程技术中的重要力学问题。在公路工程领域，一方面利用落锤产生的巨大瞬时冲击力达到压实、加固、微裂、破碎、检测等目的，另一方面是避免过大的冲击力对结构物产生破坏作用。为了探索落锤-路面动态相互作用规律，基于PFC5.0 Suite和FLAC3D构建了离散-连续耦合模型，模拟无损和有损状态下水泥路面板承受落锤冲击过程中加速度的变化规律。通过路面无损状态下的仿真结果分析发现：①落锤冲击加速度曲线拥有多个波峰和波谷，且均与路面和落锤参数具有相关性；②冲击加速度峰值与落锤高度和水泥板模量正相关，而与落锤质量负相关；③落锤高度对冲击持续时间影响不大，而落锤质量将显著增长冲击持续时间。通过路面有损状态下的仿真结果分析，发现：①冲击加速度曲线特征点与路面破损状态密切相关；②随着水泥面板破损程度增大，冲击加速度值整体减小，冲击持续时间延长；③落锤高度和质量对路面破损模式的影响差异较大，前者主要引起表面破损，而后者主要引起底部破损。研究认为：落锤冲击加速度特征值与路面破损程度和破损模式之间存在密切的关联，相关研究结果可用于路面破损检测、破碎或微裂状态评价等实际工程中，同时也可为工程器械的改进和研发提供基础支撑。     

饱和状态沥青路面动力响应的时程分析

论证了采用多孔介质理论描述处于自然环境中沥青路面的合理性,并基于饱和多孔介质理论,建立了轴对称瞬态动力分析的有限元模型,给出了有限元分析的荷载条件、边界条件和材料参数;分析了动态荷载作用下,饱和状态沥青路面不同应力分量的时程变化情况．结果表明,动态荷载作用下,路面结构内部应力场、位移场具有波动性质;同时产生了不可忽视的孔隙水压力,且出现了正、负逆转,这种孔隙水压力的反复作用最终将导致沥青混合料出现松散破坏．     

共轭梯度法求解稳态湿热耦合多宗量反问题

采用等参单元在空间上进行离散,建立了便于正演和反演的有限元模型,可直接求导进行敏度分析．对于反问题,采用最小二乘法建立目标函数,应用共轭梯度技术进行求解,对湿热物性参数和边界条件进行了多宗量联合反演,给出了相关的数值验证。数值验证取得了令人满意的结果,并对信息测量误差影响作了初步探讨。     

基于有限元的曲线连续梁桥车桥耦合振动分析

考虑车桥耦合振动计算了汽车通过曲线连续梁桥时车辆和桥梁的振动。把车辆和曲线连续梁桥视作两个分离子体系,分别应用广义虚功原理和有限元法推导了两者的各自振动方程组,通过位移协调方程及车桥相互作用联系方程把车辆和曲线连续梁桥振动耦合起来,建立了车桥耦合振动方程,给出了采用有限元通用分析软件ANSYS实现公路曲线连续梁桥车桥耦合振动的计算方法。数值算例表明,该计算方法仅经3次迭代即可获得较高精度及可靠的数值结果,并与连续梁按规范给定的基频估算值计算的冲击系数进行对比,在平整桥面情况下,两者基本吻合,在桥面不平度等级为C级时,两者相差较大,这说明按现有规范计算曲线连续梁桥的冲击系数,在某些特定的条件下,有可能是不安全的。从而为公路曲线连续梁桥动力性能评价寻求了一种方便可靠的数值分析方法。     

富水地段浅埋公路隧道破坏面形状分析

基于流固耦合理论,对富水地段浅埋两车道和四车道公路隧道进行数值模拟,研究了围岩的松动土体力学行为,得出松动土体的剪切破裂角,并与理论解进行对比。结果表明:地下水渗流作用对破坏面形状有重大影响,考虑渗流时的破裂角比不考虑时小11.8%~19.7%;随着隧道所处地下水位升高,围岩破裂角逐渐减小,围岩松动剪切破坏范围增大;大跨度隧道破裂角受地下水渗流的影响比小跨度隧道显著。得出结论,计算富水地段浅埋公路隧道荷载时应该考虑地下水的渗流作用。     

双层壳体的船舶动力舱振动与声辐射的有限元结合边界元数值计算

利用ANSYS有限元软件，建立了双层壳体的船舶动力舱的水下结构流体耦合的声振模型。采用有限元结合边界元的方法，数值计算并分析了耐压壳体和轻质外壳的厚度变化对动力机械振动传递、水下外壳振动以及辐射噪声的影响，计算结果表明，本文的方法对大型复杂结构的水下声振预估有借鉴价值。     

扁平曲线箱梁静动力特性分析

应用空间有限元方法，建立了考虑不同力学因素的扁平曲线箱梁分析模型；通过对不同曲率半径的扁平曲线箱梁桥的静动力特性进行计算分析，明确了结构主要部位的活载支承反力、变位和内力随曲率半径的变化规律；得出了弯曲、翘曲、畸变和剪力滞等应力成分的变化规律和分布特点；分析了曲率半径、翘曲、畸变、剪力滞后和剪心形心不重合等效应对结构自振特性的影响。对移动荷载车列作用下结构空间弯扭耦合振动特性进行研究，得出了位移动力系数及截面应力冲击系数的分布特点。结果表明，位移动力系数随速度增大是幅值和周期都在增大的似半正弦波曲线．并且其随半径增大而逐渐减小。     

集值渐近非扩张映象耦合不动点及其迭代列的收敛性

在Hilbert空间中利用集值映象点值化方法,得到了一类非连续二元集值渐近非扩张映象的耦合不动点集定理和迭代列的收敛性.