平曲线上大调整量弹性支承块式轨道结构动力响应规律分析

基于车辆-轨道耦合动力学及有限元方法,采用ABAQUS®-MATLAB®联合仿真技术,建立车辆-钢轨-弹性支承块式无砟轨道耦合动力学模型,研究不同的车辆类型在多种平曲线线型条件下大调整量弹性支承块式无砟轨道的动力响应特性,分析并评估弹性支承块式无砟轨道用于小半径曲线线路条件的适用性和可行性。研究结果表明:轨下垫板高度的调整对各项指标的影响比支承块帽檐高度调整对各项指标的影响小,当调高从-60 mm增加到60 mm时,轨距扩大量增幅达到了235.00%,当且仅当在调低或调高轨下垫板高度时,轨距扩大量才会发生明显变化;随曲线半径减小,轨距扩大、行车安全性、稳定性等指标随之增大;小曲线半径对支承块的轨距保持能力具有较大影响,当半径减小到2 800 m时,轨距扩大量相比于半径5 000 m的增大了67.50%;与客车相比,当货车运行至小半径曲线路段时,轨距扩大量具有明显的增大趋势,在相同运行条件下,相比于客车的轨距扩大量,货车的轨距扩大量增幅达到110.45%。总体而言,在不同曲线半径、支承块调高情况下,列车运行各项安全性、稳定性及轨距扩大量等指标均在规范规定的安全限值以内,总体来看轨道几何保持能力良好;在实际工程中,当列车尤其是货车经过小曲线半径路段时,应尽量降低行驶速度,以避免困难路段所带来的影响行车安全性、稳定性等隐患。

弹性支承边界条件对桥梁共振与消振的影响机理分析

铁路桥梁服役过程中,因支座病害和冲刷等作用,桥梁端部约束常发生弱化。该文旨在理论解析边界支承条件及其变化对桥梁动力特性及共振与消振条件的影响机理。文章首先提出考虑左右支承刚度不等的弹性支承梁振型的简化表达,建立了移动连续荷载作用下弹性支承梁自由振动的理论闭合解;然后推导考虑左右支承刚度不等的桥梁共振与消振条件,理论解析桥梁-支承刚度比(刚度比)、左右支承刚度不等比(刚度不等比)的影响机理;最后通过数值模拟验证理论解的准确性,并参数化分析支承条件参数对桥梁动力特性及共振与消振条件的影响规律。研究结果表明:(1)弹性支撑梁的频率随弹性支承的刚度比和刚度不等比增大而减小;(2)弹性支承梁的共振与外部消振速度参数与简支梁一致,但共振与外部消振速度降低,更易激发共振与外部消振;(3)支承条件对桥梁内部消振条件影响大,当左右支承刚度相等时,存在唯一内部消振条件,否则不发生内部消振;(4)当桥梁支承弱化或者两侧刚度不等时,基于简支梁的最佳跨长对共振的消除效应将逐渐失效;(5)阻尼有利于抑制桥梁共振幅值,对外部消振存在微小的非零值“阻尼泄露效应”;(6)当两侧支承刚度不相等时,桥梁最大响应位置偏离桥梁跨中,需在桥梁检测时关注。

大型双馈风电机组弹性支承动态特性分析

风电机组正在朝着大型化与智能化方向发展,机组载荷成倍增长,这对机组部件的动力学设计提出了更高要求。文章以风电机组齿轮箱弹性支承为研究对象,首先,采用多体动力学软件建立了风电机组整机动力学模型,并耦合风轮气动载荷计算与风电机组控制程序;然后,利用搭建的风电机组整机模型计算了均匀风速下齿轮箱弹性支承的动态响应时频特性,对比分析了风切变、塔影效应以及非线性刚度对弹性支承响应的影响规律;最后,结合实际仿真计算了湍流风速工况下风电机组一个弹性支承出现损坏时的动态响应。结果表明,当弹性支承出现损坏仅能匹配50%刚度时,其响应会急剧增大,超过振动标准安全阈值4倍以上,影响风电机组整机安全稳定运行。

弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法

列车通过弹性支承块式无砟轨道时,扣件和弹性支承块的弹性叠加容易使钢轨倾翻角和轨头横移量显著增大,导致动态轨距扩大,进而影响列车运行的安全性和平稳性。综合考虑轮轨激励形式及其载荷作用关系(包括轮轨垂向力的准静态成分、动态成分及其作用位置、轮轨水平力及其作用位置以及钢轨廓形等)、扣件系统力学特性及其几何参数(包括扣件系统的垂向及横向刚度和阻尼以及外形尺寸等)、弹性支承块力学特性及其几何参数(包括弹性支承块的各向刚度、模量、泊松比以及外形尺寸等),建立准确的力学分析模型和几何关系模型,全面清晰地表征了弹性支承块式无砟轨道结构受力特点。基于力矩平衡计算原理,提出弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法,根据单节点实尺模型残余变形试验对理论计算结果进行修正,若考虑消除初始装配间隙影响,支承块间距扩大理论计算值增加0.04 mm加以修正,轨距扩大量应增加0.2 mm加以修正,通过对比分析计算结果、单节点实尺模型试验结果与传统实体有限元模型仿真结果,证明数据吻合度极高。分析与计算结果表明,本文提出的全参数计算方法与单节点实尺模型试验结果、实体有限元模型仿真结果吻合程度良好;利用本文所提出的弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法,可以高效准确地开展多参数敏感性分析;能够为不同运营条件下弹性支承块式无砟轨道结构及其部件优化提供设计依据,并奠定充分的理论基础。

重载和客货共线铁路弹性支承块式无砟轨道快速换块关键技术

为选取合适的弹性支承块式无砟轨道抬轨换块施工参数,建立有限元模型,研究了抬轨点间距、扣件松开长度、抬轨量以及施工轨温与锁定轨温的温差对轨道结构变形和受力的影响,明确各参数最佳取值,提出存在空吊、离缝、套靴积水等病害的弹性支承块式无砟轨道快速换块施工方法,并在现场进行应用。结果表明:抬轨点间距宜取1.2~3.6 m,此时钢轨弯折变形较小,且钢轨拉力和扣件上拔力较小;抬升点间距每增加1.0 m,温差限值增加1℃。抬轨量16 cm,抬轨点间距1.2 m时,扣件松动长度宜大于31.8 m;温差每升高1℃,扣件松开长度应减少2.4 m。钢轨最大拉应力和扣件最大上拔力随抬轨量增加而增大,抬轨量每增加1 cm,钢轨最大拉应力增大0.66 kN,扣件最大上拔力增大0.075 MPa。

航空发动机鼠笼弹支轴承弹性支承内径面的工艺改进

针对某航空发动机鼠笼弹支轴承弹性支承内径面先热处理后铣削工艺加工精度及效率低的问题,采用先硬车后铣削加工,并对车削刀具结构进行改进以满足加工需求。工艺改进后的弹性支承内径面加工精度及效率得到了明显提升,且降低了加工成本。

基础激励下的弹性支承-转子系统振动行为的试验研究

转子系统在实际运行过程中由于复杂的工作环境会随机承受来自基础的外部激励,一定概率下这将导致转子系统振动异常,严重时甚至还会影响到转子系统的正常运转。本文以弹支转子系统为研究对象,设计搭建带有鼠笼弹支的转子试验平台,采用激振器加载模拟不同模式的基础激励,实验研究了不同基础激励对弹支转子系统的振动行为的影响规律。研究结果表明,基础激励具有传递性,能够通过基础传递到支承和转子;弹支-转子系统的振动特性在基础激励方向上变化明显,其频谱中存在激励频率及其倍频成分,且振动幅值随激振频率增加(40~80Hz)呈增大趋势;瞬态激励下随激振频率增大(0Hz,1Hz和2Hz),转轴和转盘的工频振动幅值、鼠笼的工频应变幅值均增大,转轴和转盘的2倍工频振动幅值、鼠笼的2倍工频应变幅值呈降低趋势。

重载铁路弹性支承块式无砟轨道施工技术

本标段隧道内采用弹性支承快式无砟轨道结构、是一项新的施工工艺和施工方法,通过线外试验段对基本步骤有了初步的认知,结合武家坡隧道无砟轨道首件评估,从隧道CPⅢ控制网建立、填充面处理、支承快存放、道床板施工等方面进行了梳理和总结,为后续无砟轨道施工质量控制坚定了基础。

考虑弹性压缩的弹性支承抛物线拱内力解析解

为解决非理想边界约束的拱结构内力理论计算问题,将非理想边界约束简化为弹性支承,基于弹性中心法对其力法方程进行简化,考虑弹性压缩的影响,采用精确曲线积分,推导了竖向移动荷载作用下计算弹性支承抛物线拱刚臂长度、常变位、载变位和内力的解析解,研究了弯压刚度比、矢跨比和水平弹性约束对支承处水平推力的影响规律,以及水平弹性约束对拱轴内力分布的影响。研究表明:该文提出的解析解物理概念清晰、正确可靠,可以显式地明确呈现弹性支承相关参数对内力计算的影响过程;不考虑拱肋弹性压缩影响导致的水平推力计算误差随弯压刚度的增大而增大,拱趾支承为刚性约束时误差最大,可以达到27.8%;水平弹性支承对拱轴内力分布和水平推力具有显著的调控作用;水平推力影响系数随矢跨比的增大呈非线性增大,当弯压刚度比为1.93、水平弹性支承柔度系数为0.02时,常见矢跨比对应的水平推力影响系数在0.15左右。

弹性支承简跨预制预应力混凝土桥的动力试验

对某高速公路高架桥进行了动力试验,利用偏心质量激振器对桥施加激振,从而获得了振型、固有频率和阻尼比等动力参数。试验得到的两种主要模态振型是第一垂直模态和第一纵向模态。得到的平均阻尼比在预应力混凝土阻尼比的范围内,即平均值为2.12%,在2%~3%内。试验结果与利用SAP 2000忽略地基建立的三维有限元模型计算结果吻合较好。固有频率与试验结果的偏差为8.50%。从测量数据来看,弹性支承有效地降低了从上到下结构的加速度54.62%和60.22%。

鼠笼弹性支承干摩擦减振试验研究和参数识别

针对鼠笼弹性支承干摩擦阻尼器减振机理和摩擦参数不确定问题,提出了基于双线性梁单元简化模型的两步参数识别方法。基于梁单元弯曲理论和有限元分析,开展刚度分析并提出鼠笼弯曲刚度经验计算公式,相比传统理论公式误差更小,为参数识别提供初值条件。建立了鼠笼弹性支承干摩擦试验台,改变鼠笼端面接触压力,开展了鼠笼弹性支承扫频试验,得到了表征界面能量耗散特性的黏滞-滑移特性曲线和最佳正压力。基于鼠笼弹性支承黏滞-滑移曲线,采用遗传算法开展了梁单元与双线性弹簧单元两步参数识别,开展了参数识别结果验证和误差分析。试验结果表明,双线性梁单元简化模型迟滞曲线面积误差在10%以内,相比三维有限元模型,计算时间缩短了92.34%。该模型可为鼠笼弹性支承干摩擦减振设计提供一种高效的简化计算模型。

弹性支承曲线梁在移动荷载作用下动力响应研究

为探究弹性类支座对桥梁结构振动机理的影响及进一步发展曲线梁的车致振动理论,提出一种将弹性支承曲线梁振动形式考虑为弯曲变形和刚体位移组合的方法,建立简化计算模型,利用Garlekin法和积分变换法推导移动荷载作用下弹性支承曲线梁的动力响应解析解,并验证本文方法的正确性。通过数值算例分析弹性支承曲线梁在移动荷载作用下的振动机理,以及支座刚度、曲率半径等相关参数对弹性支承曲线梁动力响应的影响规律。研究表明:曲线梁的支座约束情况发生变化会对桥梁结构的动力特性和动力响应造成差异明显的非线性影响,其支座竖向刚度越小,桥梁动力响应越大,不可直接将其简化为刚性支承梁;小半径弹性支承曲线梁与直线梁相比,其曲率半径对桥梁动力响应的放大效应十分显著,同样不可忽略。

基于减振性能的市域铁路弹性支承块轨道刚度匹配研究

目的:为了降低弹性支承块式无砟轨道市域铁路的振动对周边环境的影响,需要确定弹性支承块式无砟轨道的扣件刚度和块下刚度组合下的合理取值范围,使市域铁路下弹性支承块式无砟轨道达到最佳减振效果。方法:基于车辆-轨道耦合动力学理论,利用车辆-轨道耦合动力学理论,分析了不同扣件刚度和块下刚度组合情况下,市域列车通过时的振动相应时程曲线,并进一步得到了弹性支承块轨道的道床板频响曲线和分频振级曲线及整体道床的道床板频响曲线和分频振级曲线。通过对比分析,初步确定弹性支承块轨道结构中扣件刚度和块下刚度的合理取值范围,结果及结论:当块下刚度增大时,弹性支承块轨道道床板的Z振级随之增大;扣件的垂向刚度增大时,弹性支承块轨道道床板的Z振级随之增大,普通整体道床的Z振级也略有增大;在列车运行速度为160 km/h,扣件刚度取值为60~80 kN/mm左右,块下刚度取值为80~110 kN/mm左右时,弹性支承块轨道系统可达到较好的减振效果,最大减振值为7.79 dB。

鼠笼式弹性支承的柔度计算及影响因素分析

鼠笼式弹性支承常用于现代航空发动机调整临界转速以实现振动抑制。针对理论公式在工程应用中预测柔度较小的鼠笼式弹性支承的柔度时存在一定误差的问题,基于有限元法进行了鼠笼式弹性支承柔度数值计算。讨论了弹支数值仿真计算边界条件的合理性,分析了笼条根部倒圆、非笼条鼓筒及工艺简化导致笼条截面形状改变等因素对鼠笼式弹性支承柔度的影响;将非笼条局部增大刚度模型的仿真计算结果与理论公式计算结果进行了对比,以验证有限元数值计算的可靠性。结果表明:由非笼条局部增大刚度模型得到的数值仿真计算结果与理论公式得到的理论解吻合很好;理论公式未考虑的非笼条鼓筒部分、笼条根部倒圆等因素对柔度预测有一定的影响。采用有限元数值仿真方法进行弹支结构的柔度设计,可以克服理论解析方法无法考虑倒角等结构细节特征影响的局限性,从而获得更逼近真实条件的鼠笼式弹性支撑结构设计方案。

弹性支承下大跨连续梁桥车桥耦合振动响应分析

为探讨弹性支承下梁桥车桥耦合振动响应,用弹簧-阻尼单元模拟支座,采用9自由度三轴空间整车模型,以三跨连续箱梁桥为研究对象,建立车桥耦合方程,利用ANSYS软件二次开发语言APDL进行仿真分析。研究分析了在弹性支承下,支座刚度、路面不平整度、车速以及行车间距对大跨连续梁桥车桥耦合动力响应的影响。研究结果表明,当支座刚度较小时,支座刚度变化对桥梁动力响应的影响较大,而当支座刚度较大时,支座刚度变化对桥梁的动力响应较小;路面等级越低,桥梁振动频率越趋向于低频化,当与桥梁固有频率接近时,动力响应尤为激烈;车速与行车间距对跨中挠度影响不大,对冲击系数与加速度幅值有较大影响,控制行车速度,保持良好车距可以有效减少车桥耦合振动响应。

客货共线铁路弹性支承块式无砟轨道混凝土支承块结构承载力试验

以客货共线铁路弹性支承块式无砟轨道混凝土支承块为对象,通过开展承载力破坏试验,验证Q/CR 9130—2018《铁路轨道设计规范(极限状态法)》中无砟轨道钢筋混凝土结构抗力计算方法相关规定。结果表明:(1)混凝土支承块结构符合平截面假定,混凝土支承块结构中和轴在截面中线靠上;(2)面支承试件裂缝发展、破坏形式等静载力学性能与简支梁不同,无砟轨道结构极限状态不能照搬GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的相关规定;(3)建议重点开展单元式无砟轨道结构静载开裂特性试验,并对裂缝截面处纵向受拉钢筋应力计算公式进行优化研究。

高速电机弹性支承结构支承刚度计算方法探究

本文针对高速电机的支承结构开展研究。以弹性环为分析对象,建立了六个凸台结构的弹性环的理论模型和支承刚度的解析解。建立完成弹性环及其扇形段等效有限元模型。分析中心角和壁厚对完整弹性环支承刚度的影响,分析理论解析模型和有限元模型的刚度不同及其原因。通过研究发现中心角越大弹性环支承刚度越大;弹性环壁厚与支承刚度之间呈三次方关系,有限元和理论解析解误差在5%以内;扇形段模型的支承刚度较整体模型小。

三维振动强化抛光振动台变刚度弹性支承调谐固频的探讨

振动强化、抛光技术用于对复杂异型曲面工件进行表面强化、抛光处理。对三维强化、抛光振动台变刚度弹性支承调谐固频的问题进行了探讨。理论分析计算与实验研究表明 :这种调谐方式是有效的。

弹性支承块式无砟轨道的减振机理

为了揭示弹性支承块式无砟轨道的减振机理,为轨道减振设计提供理论依据,运用模态分析法,分析扣件刚度、块下胶垫刚度及部件刚度匹配对轨道减振效果的影响,结果表明：扣件刚度对钢轨570 Hz以下的振动具有较好的减缓作用,对钢轨的高频振动基本没有减缓作用;降低块下胶垫刚度能提高块下胶垫的减振效果;扣件与块下胶垫刚度同取为20-40 kN/mm时,钢轨与支承块将产生共振作用,较高的扣件刚度与较低的块下胶垫刚度相匹配,能提高轨道的减振效果。

DQ法用于具有弹性支承半圆形输液曲管的稳定性分析

将微分求积方法推广到输液曲管的稳定性分析，这是一个新的尝试。与其它数值方法相比，该法极易处理具有弹性边界的输液曲管，另外，由于避免了一系列数值积分的计算，故计算量较少，精度令人满意。在此基础上，本文还研究了若干参数对其临界流速的影响。