车桥耦合系统非平稳随机振动分析的虚拟激励-精细积分法

提出了考虑轨道高低不平顺时进行车桥耦合系统垂向非平稳随机振动分析的新方法。车辆采用具有两系悬挂10个自由度的四轮模型,桥梁采用Bernoulli-Euler梁单元有限元模型。将轨道高低不平顺假设为均匀调制演变随机过程,并考虑各车轮所受轨道随机激励之间的相位差,采用虚拟激励法(PEM)将轨道不平度精确地转化为一系列垂向简谐不平度的叠加,大大简化了运动方程的求解。在此基础上采用能够更真实地模拟车辆作用力在时间域和空间域上连续变化的精细积分法(PIM)来进行数值积分计算。数值算例中,将该方法与Monte Carlo方法进行了比较,并分析了轨道不平顺对于系统随机响应的影响。数值计算表明:发展的虚拟激励-精细积分法(PEM-PIM)能够高效精确地进行车桥耦合系统的垂向非平稳随机振动分析;轨道不平度级别对系统随机振动影响显著,且其一阶、二阶导数项对系统加速度随机响应的影响应予以考虑。

基于路面一致激励车桥耦合非平稳随机振动分析

基于路面不平顺一致输入激励,采用虚拟激励法研究车辆变速行驶三维车桥耦合非平稳随机振动响应。首先,将桥梁离散为板-壳实体单元,车辆简化为三维九自由度体系,考虑路面输入激励的多点不相干,将路面不平顺引起的荷载等效为虚拟激励荷载,建立三维车-桥耦合非平稳随机振动模型;然后,运用精细积分格式迭代求解,与Monte-Carlo法计算结果对比验证模型的正确性;最后,以某高速公路梁桥为背景,研究车辆匀加速行驶在B级桥面桥梁各点动响应。结果表明:笔者提出的计算模型及算法正确可行;相同路面激励引起的跨中位移和加速度响应峰值大小取决于瞬时最大车速;车辆变速行驶比匀速行驶具有更宽的共振频率区间,跨中位移和加速度最大值随车速呈现先快后缓的增长趋势。

连接体刚度对连体位移响应影响的平稳随机振动分析

基于架空连体结构受力特点,将连体结构的串并联质点系层模型采用"等效分解"的新思路分解为单体和连接体两部分.运用林家浩提出的虚拟激励法,求出单体在连体位置的自谱值,以单体的自谱响应作为连接体多点完全相干的平稳随机激励,得出在平稳随机响应下连体位移响应方差的解析表达式,对连接体在不同连接刚度、阻尼作用下的位移方差响应进行详细讨论,发现连体刚度、阻尼变化对连接体位移响应方差在一定范围内有较大的影响.

三维车桥耦合系统的非平稳随机振动分析

推导了线性时变系统非平稳随机响应的多维虚拟激励法,研究了三维车桥耦合系统受轨道激励而产生的非平稳随机振动。桥梁模型采用空间Euler梁单元,轨道激励假设为均匀调制多点异相位非平稳随机激励。采用多维虚拟激励法把轨道不平度转化为一系列简谐不平度的叠加,通过简单分解精细积分格式进行迭代计算,最终得到系统随机响应的时变功率谱及均方根。数值算例中,用时间历程法验证了本文方法的正确性,并且分析了方向、高低、水平三类轨道激励同时作用下三维车桥耦合系统的非平稳随机振动特性。

求解非线性平稳随机振动FPK方程的小波数值方法

详细推导了FPK方程的Shannon小波配点法数值计算格式 ,以杜芬振子为例给出了Shannon小波配点法求解FPK方程的完整过程 .所取得的数值结果表明 ,该方法可以得到与精确解非常吻合的结果 .这个方法可推广用于求解某些其他类型的偏微分方程 .

梁式结构受移动荷载作用非平稳随机振动的DQ-PEM方法

针对梁式结构受移动荷载作用的非平稳随机振动问题,提出了一种综合利用微分求积法和虚拟激励法DQ-PEM的新方法。梁式结构受移动荷载作用的振动控制方程为含Dirac函数的偏微分方程,利用微分求积(DQ)-积分求积法(IQ)法将其振动控制方程转化为不含Dirac函数的常微分方程。同时,将表示荷载位置变化的Dirac函数视为移动荷载的非平稳化函数,再结合虚拟激励法的思想,可得梁式结构在确定性荷载作用下的虚拟响应,进而得到其非平稳随机响应。通过工程算例验证了该方法的准确性与有效性,并进一步讨论了不同速度和不同边界条件下梁式结构受移动荷载作用的随机振动问题。

附面阻尼随频率变化的复合材料层合结构非平稳随机振动分析

提出了对敷设黏弹性阻尼层的复合材料层合结构非平稳随机振动分析的高效精确算法。考虑了黏弹性阻尼材料对激振频率的依赖性及Adams提出的复合材料层合结构的阻尼模型。为解决依赖频率变化的非经典阻尼的复杂结构,结合实模态降阶直接解法对虚拟激励法做了相应的发展,并采用精细积分法高效精确地求解了随机振动方程。以国产有限元程序系统DDJ为平台开发了相应的程序,并对波音737客机水平尾翼的复合材料安定面结构进行了模拟研究,从复杂的计算及合理的结论可以看出,所提出的方法对于这类十分复杂复合材料结构的非平稳随机振动分析十分有效。

车辆系统非平稳随机振动的瞬时功率谱

对车辆系统变速行驶所引起的非平稳随机振动进行了研究。建立了非平稳随机响应瞬时加速度功率谱与瞬时位移功率谱之间的关系；建立了二维时间频率功率谱与二维空间频率功率谱之间的关系；建立了时间频率与空间频率之间的关系；最后给出如何求解车辆上任一固定点非平稳随机响应的瞬时加速度功率谱。

汽车非平稳随机振动统计特性求解的一种新方法

本文中针对汽车变车速行驶时路面不平度在空间域是平稳随机过程的特性,提出求解汽车非平稳随机振动响应统计特性的一种新方法。建立了时间域汽车振动2自由度单轮模型,基于时间域与空间域变量及其导数变换关系,推导了相应的空间域汽车振动模型。采用空间频率傅里叶变换,建立了汽车振动空间频率响应特性和时间域振动响应量的空间频率响应特性。采用路面分类标准表示路面不平度的空间域统计特性,建立了由空间频率响应特性求取非平稳振动响应量统计特性的公式。选取某汽车参数和包含匀加速、匀速和匀减速的典型行驶工况,分析了非平稳振动响应量统计特性的变化规律。结果表明,汽车非平稳振动响应量的统计特性随车速的变化而变化,具有时变特性。

匀变速运行轨道车辆非平稳随机振动分析

研究了匀变速运动过程车轨耦合系统非平稳随机振动问题。车轨耦合系统所随机激励等效为调制演变非平稳随机激励模型形式,应用虚拟激励法将耦合系统非平稳随机振动分析转换为确定性的时域逐步积分分析,并通过构造适当的精细积分格式实现该问题的有效求解。在数值算例中,通过与蒙特卡罗方法对比,验证了所建立方法的正确性,进一步讨论了不同变速情形车体随机振动响应.

多种加速工况下车辆悬架系统非平稳随机振动特性研究

文章研究了车辆在多种加速工况下受到路面的非平稳随机激励,以及因此产生的非平稳随机振动响应特性。利用协方差等效法和滤波白噪声法建立车辆在不同加速度下所受到的道路激励模型,采用精细积分法求解1/4车辆模型在不同激励下车轮与车身的垂向加速度响应。结果表明,车辆通过同一等级路面时,路面非平稳激励、车身和车轮垂向加速度均会随行驶加速度的增加而呈现不同比例的增大。

基于多维多点非平稳随机振动的山区高墩桥梁抗震计算理论及应用研究

1研究意义 西南艰险山区，地形复杂，山高谷深，在该区域修建铁路，不可避免地需要跨越深沟深谷，必须修建大量的高墩桥梁。这些高墩桥梁对西部轨道交通的发展有着非常重要的意义。一般山区高墩桥梁也处于高烈度区，所以必须考虑地震的影响。随机振动抗震分析方法作为一种理论的分析方法逐渐受到重视，采用先进的多维多点随机振动理论更全面的考虑山区地震动的空间效应和非平稳性对山区高墩桥梁抗震性能的影响具有理论的先进性和将随机振动理论应用到实际工程中更具有重要意义。

关于非平稳随机振动的分析方法

本文提供两方面的内容:(1)在时域中分解非平稳激励后求解时不变系统的响应及概率特征;(2)在频率域内利用谱场描绘谱等高线图的方法。还给出了车辆、火箭发动机受非平稳激励时的振动分析。

一种分析非平稳随机振动问题的方法—协方差矩阵法

本文提出求解非平稳随机振动问题的一种新方法——协方差矩阵法。本法用于多自由度振动系统进行检验,证明解非平稳随机振动问题是可靠和有效的。既可用于线性时不变系统,又可用于线性时变系统。只要能得到激励的均值或协方差矩阵,便可采用本法求得系统响应的均值和协方差。

考虑时变特性的车-桥耦合系统非平稳振动频域方法研究

当列车行驶经过桥梁时,由于车辆在桥上的位置随时间不断变化,车-桥耦合系统具有时变特性,即使假设轨道不平顺为平稳激励,车辆和桥梁的振动仍然是一种非平稳的随机过程。本研究旨在提出一种非平稳频域分析方法,以高效分析受轨道不平顺激励的车-桥耦合系统的非平稳随机振动问题。首先推导了单节列车通过单跨简支桥的耦合系统时变频响传递函数(FRF),据此描述线性时变系统的动力特性。该函数满足一组变系数微分方程,可采用摄动法求解该函数,从而提高计算效率。随后,结合PRIESTLEY的演化谱理论,推导非平稳随机响应的演化功率谱密度函数(EPSD)。基于非平稳频域分析方法,计算响应时变均值和方差,结合3σ准则来估计非平稳响应的极值。研究结果表明,由于轨道不平顺的影响,车辆振动表现出平稳随机过程的特性,但其方差较大,表现出更大的离散性;而桥梁的振动则呈现出明显的非平稳特性,但方差较小,响应具有较小的随机性。极值分析表明,轨道不平顺激励对车辆振动具有显著影响,其均方根对极值响应起主导作用。而轨道不平顺激励对桥梁振动的影响较小,桥梁振动则主要受移动质量影响,其响应的极值主要受均值的影响。此外,相较于系统位移响应,车速对加速度响应的影响更为显著,例如车身加速度响应最大值随车速的增加可增大至3倍左右。

汽车非平稳随机振动空间域虚拟激励法及应用

总结和分析了平稳随机振动时间域虚拟激励法,建立了非平稳随机振动空间域虚拟激励法。借助于变量及其导数的时间域和空间域转换关系,由时间域汽车振动模型推导得到空间域汽车振动模型,建立了汽车振动和时间域加速度的空间频率响应特性。采用汽车振动两自由度单轮模型,建立了虚拟路面不平度、虚拟振动响应量和振动响应量统计特性的表示。选取某汽车参数和一种典型行驶工况,分析了振动响应量统计特性的变化规律。结果表明,本文方法适于求解汽车非平稳随机振动响应量的统计特性。

模糊随机桁架结构的非平稳随机振动分析

利用一种新的双因子法研究了模糊随机桁架结构的非平稳随机振动问题。同时考虑结构物理参数和几何尺寸的模糊随机性,首先从时域上推导出了位移响应的模糊随机相关函数矩阵;进而得出了位移和应力响应在频域上的模糊随机均方值,并用随机变量的矩法得到了结构响应均方值模糊随机变量的模糊数字特征。最后用算例验证了该方法的可行性。

大跨度斜拉桥在车辆作用下的随机振动

建立了车桥耦合系统的空间运动方程,编制了车-桥系统随机振动响应的计算程序,该程序不特定具体桥梁形式和构造,具有一定的通用性。结果表明:四轮受到的路面非平稳随机激励的幅值与车辆速度有关且随车速的增大而增大;车辆匀速行驶时,冲击系数并不随车辆数目的增加而增加,只有当车辆加速行驶时,冲击系数才具有随车辆数增加而增加的趋势。

油气悬挂车辆的非线性随机振动

本文将以油气弹簧为悬挂元件的车辆简花为二自由度的非线性系统,研究了该系统在道路激励下的平稳随机振动,给出了车辆振动的位移,速度、加速度均方值的计算公式以及油气弹簧参数的选择依据。

列车—桥梁耦合系统随机振动响应分析

由于轨道不平顺激励的随机性,车桥耦合振动应采用随机振动理论进行分析。文章采用随机振动的虚拟激励法,将轨道不平顺激励转化为虚拟激励,并利用MATLAB软件自编程序,采用数值方法分离迭代求解系统的虚拟响应,进而求得列车与桥梁子系统随机响应的时变功率谱和标准差,据此分析了系统的随机振动特性。