双层公路钢桁梁桥车桥耦合振动

为研究车桥耦合振动对双层公路钢桁桥冲击效应的影响, 基于分离法, 以车轮与桥面接触点为界, 将车桥耦合振动系统分为车辆与桥梁2个子系统, 分别采用虚功原理与有限元法建立各自的运动方程, 并通过车轮与桥面接触处的位移协调条件及车桥相互作用力的平衡关系相联系, 采用迭代法求解系统响应。以某双层公路简支钢桁梁桥为研究对象, 应用ANSYS软件建立三维梁格有限元模型, 分析了车速、桥梁阻尼、桥面平整度及不同加载模式对车桥耦合振动的影响。研究结果表明: 车速与双层钢桁梁桥冲击系数之间没有规律性的函数关系; 桥梁阻尼增大, 能使钢桁桥杆件内力、位移冲击系数适当降低; 桥面平整度是车桥耦合振动的一个重要激励, 桥面状况越差则车辆振动越强烈, 对桥梁的整体和局部产生的冲击作用越大; 单双层加载模式的不同对桥梁整体的动力响应改变不大, 但是对局部动力响应的影响比较明显, 应在桥梁设计时考虑局部冲击效应的影响。     

大跨度钢桁梁斜拉桥风-车-桥系统耦合振动

以某大跨度公轨两用钢桁梁斜拉桥为工程背景, 通过车桥组合节段模型风洞试验, 测试了不同状态下车辆和桥梁各自的气动力系数, 采用自主研发桥梁分析软件BANSYS, 分析了不同风速、车速、车载状态下的风-车-桥系统, 研究了车辆位置和双车交会对系统响应的影响。计算结果表明: 当风速为25m.s^-1, 车速达到100km.h^-1时, 车辆的轮重减载率超过了行车安全性限值, 且当车速达到120km.h^-1时, 车辆的竖向加速度超过了行车舒适性限值; 风速较高时沿迎风侧轨道运行车辆的轮重减载率是系统的控制因素; 车辆在空载状态下的各项响应均比在超员状态下的要大; 由于迎风侧车的遮风效应, 在双车交会开始和结束时车辆横向加速度出现突变。     

高速机车制动温升对轴盘配合的影响

利用ANSYS建立了高速机车轴盘制动装置热量传递模型, 计算了接触面热阻、间隙导热系数和表面传热系数, 研究了其温度场分布特性, 分析了制动生热对轴盘制动装置过盈配合的影响。计算结果表明: 合理的制动盘和盘毂间隙能增大热阻, 减小温度对过盈配合的影响, 在结构允许范围内, 建议合理的设计单边间隙为0.5-1.5 mm; 制动结束时刻, 选择合理的盘毂厚度可使过盈面平均接触压力减小5.9%-6.6%, 以降低温度对过盈配合的影响, 建议盘毂合理厚度为8 mm。     

带有凹陷的环肋圆柱壳水下声振特性分析

为研究凹陷对环肋圆柱壳水下振动与声辐射的影响,采用结构有限元耦合流体边界元方法,通过FOR?TRAN代码计算流体附加质量和附加阻尼,用DMAP代码将附加质量和附加阻尼矩阵同结构质量和结构阻尼矩阵叠加,实现了流固耦合计算,得到了在不同凹陷范围、凹陷深度、凹陷位置,以及力作用点与凹陷的相对位置时,圆柱壳的水下均方法向速度级和辐射声功率级频响曲线。分析结果表明：当力的作用点不在凹陷位置时,凹陷对圆柱壳的水下振动与辐射噪声影响很小,可以忽略;当力的作用点在凹陷位置时,带有凹陷的圆柱壳水下均方法向速度级和辐射声功率级的分贝值明显高于无凹陷时的情形,曲线峰值相差达4 dB。因此,在对带有凹陷的环肋圆柱壳进行试验研究时,应尽量避免激励力作用在凹陷位置,这样得到的结果会更准确。     

降雨对公路边坡渗流场与稳定性影响研究

降雨是诱发土质公路边坡产生滑坡的主要原因之一。以某公路边坡为研究对象,采用有限元流固耦合方法,定量分析不同降雨强度、降雨历时对公路边坡渗流场与稳定性的影响。结果表明:降雨强度越大,降雨持续时间越长,边坡体积含水量越早达到饱和且达到饱和的范围越大,边坡的基质吸力下降速率越快且消散范围越大,边坡抗剪强度降低越多,稳定性持续下降;当降雨强度达到大暴雨或降雨持续时间达到6天时,该边坡的稳定性系数小于1,有可能失稳,应及时采取防治措施。     

聚氨酯级配碎石层特性研究

针对高速列车荷载与水耦合作用下聚氨酯级配碎石层水致损伤问题,通过室内模型试验,探讨水环境-动载耦合作用下,聚氨酯级配碎石层的长期受力和变形规律。得出如下结论:聚氨酯掺量达到8%时,聚氨酯级配碎石孔隙率达2%左右,聚氨酯成膜厚度较厚,浸水后聚氨酯级配碎石的抗压强度、抗折强度以及回弹模量基本保持不变;在长期动载作用下,聚氨酯级配碎石层累积变形、动压力以及动孔压在注水前后变化较小,有良好的力学行为和防水效果。     

轮轨摩擦耦合热弹性有限元分析模型

基于伽辽金变分原理, 利用有限元方法, 建立了轮轨摩擦耦合热弹性有限元分析模型, 分析了轮轨摩擦热与钢轨接触区热膨胀位移、摩擦温度、应变和应力的关系。模型中温度场和位移场由耦合方程同时求解, 但没有考虑惯性项和材料阻尼的影响。分析结果表明: 耦合求解的温度场和位移场与非耦合求解的温度场和位移场的计算结果一致, 钢轨表面各点滑动位移的方向与车轮滑动方向一致, 垂向位移方向先负后正; 钢轨表面各节点进入接触区后, 温度快速上升, 但高温持续时间短; 在滑动方向上, 钢轨接触点先受压应变后受拉应变作用, 垂向受拉应变作用, 滑动方向压应力明显高于垂向压应力, 钢轨接触斑前后节点滑动方向应变符号相反; 垂向高正应变区主要集中分布在接触斑后半轴上, 最大剪应变与剪应力区在接触表层以下。     

有碴轨道下沉变形参数影响分析

为理解轨道下沉变形产生与发展机理及主要影响参数, 以道床下沉为例, 运用车辆-轨道耦合动力学理论和轨道下沉变形法则, 借助已开发的仿真分析程序, 分析了运营条件与轨道结构参数对道床下沉变形的影响。分析结果表明: 车辆运行速度、车辆轴载、线路运量是轨道下沉破坏主要控制因素; 采用重型钢轨、大截面尺寸轨枕和重质道碴可以降低道床下沉量; 轨枕间距大, 道床弹性模量高, 不利于道床下沉变形的控制; 当路基K₃₀模量小于90 MPa·m^-1时, 道床下沉量随着K₃₀值的增加而增大, 当K₃₀值大于90 MPa·m^-1时, 随着K₃₀值的增加道床下沉量反而降低。可见, 为了阻止有碴轨道下沉变形, 应注重轨道结构参数的匹配, 合理安排运输。     

车辆-轨道耦合动力学系统可视化仿真

为了提高车辆-轨道耦合动力学系统可视化仿真的逼真度, 采用迹线法计算了车轮踏面接触轮廓面, 以平面方式表现轮轨动态接触关系, 钢轨以梁的形式参与振动, 通过实时建立具有一定垂向、横向和扭转振动形态的钢轨模型来模拟钢轨的振动行为。仿真结果表明, 在保证优良的实时性的同时, 可以清晰地观察轮轨接触点的变化情况, 免去了在复杂的三维场景中变换视点的操作, 使轮轨动态接触关系更简洁, 通过实时创建钢轨模型, 使钢轨振动行为的模拟更逼真。     

一系纵向定位间隙对磁流变耦合轮对车辆横向动力学性能的影响

为了合理控制车辆轮对定位间隙, 提高磁流变耦合轮对车辆在高速时的横向动力学性能, 建立该车辆的空间动力学模型, 分析了轮对纵向定位间隙对车辆临界速度和曲线通过性能的影响。得出了纵向定位间隙的增大能使磁流变耦合轮对车辆的临界速度急剧下降, 轮对横移量和冲角、轮轨横向力和车体横移加速度快速增大; 只有在小间隙的条件下, 车辆在高速铁路上才具有较高的临界速度和较好的曲线通过性能。