2021年版日本抗震性能化设计手册解读7:基于单质点模型时程反应分析对判定标准的验证

采用单质点模型进行地震时程反应分析,并通过响应位移角验证基于抗震性能等级“简易法”的判定标准值的有效性。

基于单质点模型的城市轨道交通列车动力学仿真

城市轨道交通的建设发展需要实时、准确、快速地计算出列车在各种不同条件下的运行效果并予以评价,因此迫切需要对城市轨道车辆运行过程进行实时仿真模拟来完成牵引计算的任务。根据城市轨道交通列车运行实时仿真计算的要求,对单质点模型的特点进行研究和改进分析,建立列车动力学单质点改进模型,修正坡道简化、列车模型、工况自动选取等算法,加入列车本身的参数和线路参数,并建立仿真运算平台,最后对改进模型进行仿真验证分析以及时间复杂度分析,证明单质点改进模型在计算效率和计算精度上都达到较高的水平。

基于城轨列车单质点动力学模型的滑模自适应速度跟踪控制

实现城市轨道交通(简称:城轨)列车自动驾驶的关键是实现城轨列车运行速度曲线的跟踪控制。文章通过对城轨列车的运行进行受力分析,建立城轨列车单质点动力学模型,并设计了滑模自适应速度跟踪控制器,实现对城轨列车运行速度曲线的跟踪控制。以广州22号线城轨列车数据为研究对象,进行仿真试验,验证了滑模自适应速度跟踪控制器的有效性.

基于列车运行多模型的能耗仿真计算

针对目前城市轨道交通系统能耗剧增导致能耗计算量大、计算不够精准的问题,通过考虑电机动态效率,精确计算实际列车侧能耗,并构建基于列车运行单质点和多质点模型的能耗仿真计算模型。首先分析列车牵引传动系统的能量流动过程,建立各部件效率与列车运行状态的关系。然后,结合各部件效率转换,依据两表法推导基于电功率的实际列车能耗计算公式,综合分析影响能耗的因素,进一步提出考虑单质点和多质点列车模型的能耗仿真计算方法。最后,以国内某市域线路的四站三区间为例,验证本文所提能耗模型的准确性。研究结果表明:无论是单质点还是多质点列车运行模型下的运行能耗,与实际运行能耗相比,均能实现5%以内的偏差;在单质点模型的基础上,多质点模型的运行能耗进一步减小了1.66%的偏差。本文所提模型可以为列车节能优化提供理论支撑,助力我国绿色经济发展。

压缩机舌簧排气阀运动模型对比及动态特性影响因素分析

为了揭示压缩机舌簧阀启闭运动失效过程及其影响因素,建立了阀片运动的单质点模型和悬臂梁模型,在单质点模型中,综合考虑了阀片的有效工作长度、弹力、质量随位移变化的关系,在Matlab环境下,采用四阶龙格-库塔法计算程序对2种模型进行了求解。为了验证模型的有效性,建立了舌簧排气阀位移测量实验系统,并将测量结果与2种模型的计算结果进行了比较,结果表明,单质点模型相比悬臂梁模型能更准确地反映舌簧排气阀的运动规律。利用单质点模型分析了气阀升程、阀片厚度以及阀孔直径对舌簧阀动态特性的影响,分析结果表明:阀片升程增加,舌簧排气阀的初始关闭角减小,最大冲击速度增大;阀片厚度增大,对初始开启角影响不大,但初始关闭角提前;排气阀口直径减小,阀片开启、关闭时间延迟,压缩机能效比降低。该研究可为舌簧阀组结构参数选择、优化设计提供参考。

城市轨道交通牵引计算模型

为了优化城市列车牵引计算与运行模拟系统的单质点简化模型,提高计算准确性,在快速牵引策略模型的基础上,构造了城市轨道交通列车牵引计算与仿真的多质点优化模型.将列车模型构造为由多个质点构成的质点链,考虑了列车长度在附加阻力计算中的影响;通过工况转换的优化,合理选择惰行起点以及控制速度波动幅度;提高中间过程计算精度,运用反向递推试凑法寻找进站制动起点.多质点模型与单质点模型的计算结果对比表明,技术速度提高了5%～20%,总能耗降低了5%～20%,进站制动初速度降低了5%～25%,该模型可行.

基于多质点模型的重载列车动能闯坡性能

采用列车多质点纵向动力学模型,研究了列车初速度、列车编组、坡道长度与坡度对列车动能闯坡性能的影响,并与列车单质点模型进行了对比分析,然后结合具体算例对比了2种模型在动能闯坡最大牵引质量方面的差异。分析结果表明:列车闯坡初速度越大,闯坡性能越优;列车闯坡性能随列车编组、坡道长度与坡度的增大而变差;2种模型列车闯坡最低速度的差异随列车闯坡初速度的减小而增加,初速度为60km·h-1时单质点与多质点模型的列车闯坡最低速度相差5.29km·h-1;列车编组、坡长与坡度越大,单质点模型的计算结果越保守;基于单质点模型的列车最大牵引质量为8 250t,基于多质点模型的列车最大牵引质量为8 750t,后者比前者增加了6.1%;建议采用列车多质点纵向动力学模型计算列车动能闯坡最大牵引质量。

基于流固耦合的旋叶式压缩机排气阀片振动噪声预估与试验

为揭示旋叶式压缩机排气阀片振动特性,建立阀片单质点模型。(1)研究排气工况、几何参数与阀片振动位移的关系,得到升程限制器改进结构;而后,建立改进阀片排气结构流固耦合模型,研究阀片流动特性;(2)基于流场湍流参数建立排气阀片宽频噪声模型,研究改进阀片噪声分布规律,借助旋叶式压缩机噪声实验台,对改进前后压缩机整机噪声进行测试。研究表明:改进阀片参数,有效提高了平贴时间,降低了阀片振动速度峰值;阀片工作中消气槽流场处存在负压区域,阀片关闭时排气孔处流场存在回流现象;排气结构气动噪声源主要集中在阀片与阀座发生撞击的表面和消气槽附近;改进后压缩机部分频域段降噪明显降低,后部场点噪声幅值降低最大达6%。

旋叶式压缩机排气阀片动态特性分析及试验

为揭示旋叶式压缩机排气阀片启闭运动规律及影响因素,建立排气阀片单质点模型,借助四阶Runge-Kutta算法求解,研究排气阀片启闭过程运动规律,分析阀片有效工作长度、质量及弹力与阀片振动位移的关联关系;而后,搭建旋叶式压缩机排气阀片开度试验台,开展排气阀片位移测试,以验证旋叶式压缩机排气阀片运动模型的合理性;进而,研究阀片升程、厚度等设计参数对阀片位移的影响规律。研究结果表明:理论计算结果与试验规律较为吻合;增大升程限制器圆弧段长度可减小排气阀片颤振;阀片厚度过大,阀片将无法全开,导致出现过压缩问题。

城市轨道交通系统单列车能耗优化

低碳环保、节能减排是铁路未来的发展趋势,为减少城市轨道列车的能耗,将列车处理为单质点模型,近似地认为城市轨道列车在两站间只经历牵引、惰行和制动3个阶段,在此基础上建立具有代表性的城市轨道交通系统单列车能耗优化的非线性规划模型,利用序列二次规划法(SQP)优化求解,并给出算例验证其可行性。

宿迁南互通匝道桥地震反应分析

建立了三种空间杆系计算模型,按地震安全性评价报告给出的场地设计规准反应谱,分别计算了宿迁南互通匝道桥主跨的地震反应,对三种模型的计算结果进行了对比分析,指出了9度强震作用下三墩共同作用的重要性。