轨道车辆二系横向减振器半主动控制仿真研究

文章提出了一种同时控制车体的横移振动、侧滚振动在横向方向上的分量及摇头振动在横向方向上的分量的半主动悬挂控制策略,并以某轨道车辆为研究对象,采用动力学软件和控制软件,建立车辆动力学-半主动控制模型,研究二系横向减振器半主动悬挂下车辆振动的变化规律。结果表明:半主动悬挂相比被动悬挂只改变车体振动主频为1 Hz附近时的振动加速度幅值,基本不改变振动的主频;采用半主动悬挂方式后,车体横向平稳性指标最大优化11.77%,车体振动加速度均方根最大优化21.77%,车体振动加速度最大值绝对值最大优化14.73%;为了保证半主动悬挂控制的效果,需将二系横向减振器的半主动响应时滞时间控制在60 ms以内。

二系横向减振器常通孔径与城际列车平稳性匹配性研究

二系横向减振器对车辆的平稳性影响较大,城际列车与二系横向减振器常通孔的合理匹配能够提高车辆的动力学性能。基于多体动力学软件UM和车辆系统动力学理论、车辆动力学拓扑关系,完成城际列车动力学模型的建立,对减振器的结构和工作原理进行介绍,通过减振器台架试验绘制不同的常通孔尺寸下的减振器阻尼特性曲线;在不同的速度工况和常通孔尺寸下,基于车体振动水平及车辆运行平稳性评价,完成城际列车与二系横向减振器常通孔径的匹配,并进行安全性指标校核。研究表明,在所关注常通孔径范围内,随着孔径的增大,车体振动加速度呈现先减小后增大的趋势,平稳性指标也先减小后增大;在不同的常通孔径情况下,随着运行速度的增大,横向Sperling指标始终都在增大,且增幅较明显,垂向Sperling指标值并非单调上升,选择常通孔径为1.1 mm时,车辆的平稳性与二系横向减振器匹配最佳,且安全性指标均在安全限界内。

艉轴承刚度等效形式对轴系横向振动特性的影响

[目的]由于船舶艉轴承的长径比较大,将其简化为传统的单点支撑等效模型难以反映出轴承的实际运行情况,因此有必要探讨艉轴承等效形式对轴系横向振动特性的影响。[方法]首先,基于能量原理,引入改进傅里叶级数方法描述推进轴系的横向振动位移,构建可用于单点、多点和连续分布式支撑的多种等效形式的推进轴系横向振动特性计算模型;然后,分别分析由液膜压力等效的支撑刚度变化对轴系横向振动特性以及螺旋桨激励对轴系振动响应的影响;最后,与文献和采用有限元方法(FEM)计算的结果进行对比,验证所提模型的正确性。[结果]结果显示,多点支撑的计算结果收敛于连续分布式支撑计算结果,螺旋桨激励下轴系响应受转速影响。[结论]研究表明,可采用三点支撑等效形式研究液膜压力分布对推进轴系横向振动特性的影响,所构建的计算模型收敛性好、计算精度高、代价低。

四辊轧机辊系的横向自由振动

为研究轧机辊系沿辊身长度方向的振动特性及其对板带材板形质量的影响,以四辊轧机为研究对象,将工作辊和支撑辊看作弹性连续体,辊间接触认为是Winkler弹性基础,建立轧机辊系的横向振动模型。根据欧拉-伯努力梁理论,采用模态叠加法对轧机辊系自由振动耦合方程进行求解,得到四辊轧机辊系横向振动的自然频率、主振型和振动方程。对宝钢2030冷轧机组进行数值模拟,分析其辊系横向振动特性。研究结果表明:四辊轧机辊系横向振动包括2个无限序列的自然频率ω1n和ω2n;辊系横向自由振动由2种振动模式组成,即低频的同步振动和高频的异步振动;辊系横向振动中模式n=1起主要作用,低阶时工作辊的振动比支承辊的振动剧烈;高阶时支承辊振幅大于工作辊振幅,奇数阶振幅大于偶数阶振幅;轧辊横向振动对带材板形质量有重要影响。

不等横向联结系对钢-混组合梁桥荷载横向分布的影响研究

目前,中等跨径窄幅钢-混组合梁桥常采用“两片组合梁成榀预制、整体吊装”的施工工艺,榀内横向联结密布、与主梁一起预制,而榀间横向联结在现场安装。为减少现场施工,榀间横向联结设置较少、与榀内横向联结数量不对等。为研究这种布置对桥梁荷载横向分布的影响以及传统理论方法的适用性,结合一座跨径40 m的组合桥,建立空间实体有限元分析模型,选取不同的桥面板厚度情况,以横向联结的数量与刚度为参数进行分析,获得了荷载横向分布影响规律。基于有限元结果,对传统的刚性横梁法、刚接梁法等进行了适用性评价。研究结果表明:榀内横向联结数量足够、榀间仅设置端部和跨中横向联结时,继续增加榀间横向联结对荷载横向分布影响较小,故可仅在梁端和跨中设置榀间横向联结;横向联结的刚度对荷载横向分布影响甚小;传统理论方法获得的荷载横向分布系数均大于有限元结果,偏于安全。

基于主动艉支承的推进轴系横向振动抑制仿真与实验研究

提出一种基于主动艉支承的推进轴系横向振动传递控制方法,以抑制水下航行器的低频声辐射。该方法将传统的艉轴承支承方式由面支承改为点支承,通过六个主动作动器抑制螺旋桨横向激励力经由艉轴承向壳体的传递。建立包含主动艉支承的螺旋桨-推进轴系-壳体耦合系统动力学模型,分析系统振动传递特性及控制策略可行性;结合自适应控制算法,计算螺旋桨横向激励下的振动传递抑制效果。构建包含主动艉支承的螺旋桨-推进轴系-壳体实验系统,进一步验证控制方法的有效性。仿真与实验结果均表明主动艉支承对于螺旋桨横向激励力经由艉轴承向壳体的传递具有明显抑制效果,可有效降低壳体表面法向振动。

高速列车二系横向刚度和横向阻尼参数优化分析

基于动力学软件SIMPACK,建立了我国某高速列车动力学模型;仿真分析了该高速列车二系横向刚度和横向阻尼对车辆动力学性能影响,并对该高速列车相关原始参数提出了相关优化建议。仿真结果表明:二系横向刚度和横向阻尼对高速列车稳定性均有一定影响,二系横向刚度在0.15~0.30 MN/m范围内变化,二系横向阻尼在20~40 kN·s/m范围内变化,稳定性达到最优。当二系刚度不大于0.2 MN/m,二系横向阻尼不小于30 kN·s/m时,平稳性及舒适性达到最优。当二系横向阻尼大于10 kN·s/m后,二系横向刚度和横向阻尼对高速列车安全性指标影响都比较小。二系横向阻尼最优范围为30~40 kN·s/m,二系横向刚度最优范围为0.15~0.20 MN/m,该高速列车二系横向阻尼(58.5 kN·s/m)不在最优范围内,建议优化调整为30 kN·s/m。

不同型式桥面系钢桁梁横向联结系作用效果分析

对3种不同桥面系形式的钢桁梁桥——采用纵横梁桥面系的普通栓焊下承式简支钢桁梁桥、采用结合梁桥面的下承式板桁桥及采用正交异性钢桥面的公轨两用双层连续钢桁梁斜拉桥进行三维空间结构分析,从静力及动力特性两方面详细研究横向联结系的设置状况对结构的影响,探讨不同类型钢桁梁桥横向联结系设置的必要性,为不同类型桥面系的钢桁梁桥设计提供技术参考。

二系横向减振器失效故障对中国标准动车组性能的影响

基于动力学软件SIMPACK建立了中国标准动车组(CEMU)动力学计算模型,仿真分析了二系横向减振器失效故障对车辆动力学性能的影响,对CEMU故障状态分析具有一定工程研究价值.仿真结果表明:当每辆车失效1个或者2个(即每个转向架失效1个)二系横向减振器时,对车辆蛇行稳定性、平稳性和舒适性、安全性的影响均不是很明显;当每辆车二系横向减振器全部失效时,车辆蛇行稳定性、平稳性和舒适性、安全性均有非常明显的下降.

二系横向减振器参数对快捷货车动力学性能的影响

运用Simpack动力学仿真软件建立160 km/h快捷货车模型,研究了二系横向减振器性能参数对快捷货车动力学性能的影响.结果表明:节点刚度在2~15 MN/m范围内变化时,对快捷货车动力学性能影响较明显;阻尼系数为35 kN·s/m时,快捷货车运行平稳性最优,且阻尼系数对快捷货车垂向动力学性能影响较小;卸荷速度取值0.08~0.10 m/s范围内,有利于快捷货车曲线通过.

基于原点速度反馈的推进轴系横向振动传递控制研究

螺旋桨脉动力诱导的轴系-壳体耦合振动是水下航行器低频振动声辐射的重要原因之一。针对推进轴系横向振动传递控制,提出一种基于原点速度反馈的主动艉支承控制方法。建立包含六自由度主动艉支承的螺旋桨-轴系-壳体耦合振动模型,考虑原点速度反馈策略,计算主动支承对推进轴系横向振动传递的控制效果。分析结果表明,将六自由度主动艉支承用于横向振动传递抑制,能够在0～200 Hz内有效降低系统固有振动幅值,而且与推力轴承处主动控制相结合,在重点模态频率处可取得更优的控制效果。

高速列车二系横向阻尼改变对轮轨磨耗影响研究

当列车偏离设定运行速度时,车体横向振动变差,被动悬挂系统阻尼值预先设定,难于满足要求。采用迭代寻优控制算法,车体横向平稳性提高,乘客舒适性得到较好改善;但导致轮轨磨耗加剧,严重影响行车安全性,同时增加旋修带来的经济损失。进一步分析二系横向阻尼改变对车体平稳性和轮轨磨耗的影响,同时考虑车体横向振动和轮轨磨耗,100km/h速度时,建议二系横向阻尼的调节范围为(15~30)k N.s/m;300km/h速度时,建议其范围为(30~45)k N.s/m。为列车参数优化、安全运行提供理论指导。

桥门架及横向联结系对下承式钢桁梁桥刚度的影响

采用空间梁元模型对钢桁梁桥进行空间结构分析，从静力及动力特性两方面对桥门架及横向联结系对下承式钢桁梁刚度的影响作了较详细的研究。

二系横向阻尼对车辆系统动力学性能的影响

利用SIMPACK软件建立了CR400BF型标准动车组拖车的刚体、刚柔耦合动力学计算模型,探讨了二系横向阻尼对车辆系统动力学性能的影响。

有无横向联结系对小湾中孔弧门的影响

对于小湾中孔工作弧门这一高水头的弧形闸门,其主要构件的刚度较大,结构的节点效应和空间效应很强,现行闸门设计规范的平面体系算法过于简单,计算成果的误差较大,已不能满足大型深孔闸门结构计算要求.本文采用三维有限元法对该闸门进行结构分析和应力计算,并在此基础上分析有、无横向联结系对该弧门整体的变形和应力的影响,结果证明该弧门采用无横向连接系的方案更加优越,对闸门设计有较大的参考价值.

横向联结系对中小跨径钢板组合梁桥静力性能影响研究

结合常用中小跨径钢板组合梁的构造,利用有限元软件计算分析横向联结系的数量、截面形式对钢板组合梁桥受力性能的影响。计算结果表明:对于跨中截面,跨间小横梁数量越多,则混凝土板顶面纵桥向压应力越大、底面纵桥向压应力越小、混凝土板顶面横桥向拉应力越小、底面横桥向拉应力越大;而跨间小横梁数量对中支点处混凝土板和所有钢梁的受力性能几乎无影响。跨间布置奇数道小横梁比布置偶数道小横梁对结构受力更有利,建议中小跨径钢板组合梁跨间布置不少于3道小横梁;小横梁数量对主梁挠度影响较小,其影响程度远远小于混凝土板厚度改变对主梁挠度的影响。

横向联结系对中小跨径钢板组合梁桥稳定性能影响的分析

近年来,随着我国组合结构桥梁的迅猛发展,中小跨径钢板组合梁得到广泛应用。针对30~40 m的中小跨径四主梁钢板组合梁,通过有限元方法建立全桥三维空间模型进行稳定分析,研究横向联结系的设计参数(数量、截面尺寸和竖向位置)对于中小跨径钢板组合梁稳定性能的影响。计算分析表明,当钢主梁发生整体的弯扭失稳时,增加横向联结系数量、增大横向联结系构件截面、将横向联结系靠近受压翼缘布置等措施能够提高钢主梁稳定性;而当主梁受压翼缘受局部稳定控制时,改变横向联结系的设计参数对于钢主梁稳定性影响较小。

机车三轴转向架中间轴一系横向刚度优化

受轴承选型限制影响,国内某出口2C0机车转向架中间轴只能选取较小自由横动量。为取得与原方案一致的动力学性能,采取减小中间轴一系横向刚度的方案解决。文章采用多体动力学软件SIMPACK对该机车进行动力学仿真计算,通过计算结果对机车稳定性进行分析,并对三种工况下机车曲线通过性能与原方案进行对比分析,优化选取中间轴一系横向刚度。这将为类似转向架设计提供参考。

重载机车二系横向止挡参数对车钩稳定性的影响

通过建立包含13A/QKX100型钩缓系统、两台八轴机车和一台模拟货车的列车动力学模型,计算制动工况下重载机车不同二系横向止挡参数匹配方案的车钩摆角和列车运行安全性指标,得出适当增大二系横向止挡刚度、减小二系横向止挡自由间隙,可以有效减小车钩摆角,有利于保持车钩的动态稳定并提高机车运行安全性。最终提出三种二系横向止挡参数匹配优化方案,即二系横向止挡自由间隙为10 mm,刚度为原刚度的2倍;二系横向止挡自由间隙为15 mm,刚度为原刚度的3倍;二系横向止挡自由间隙为20 mm,刚度为原刚度的5倍。

横向联结系对改善装配式T梁受力性能的研究

针对某大桥引桥40m预应力混凝土T梁加固工程中提出采用增设钢结构横向联结系来改善主梁结构受力性能的方案,采用Ansys软件建立4种数值模型:(1)原结构;(2)L/4处增设钢结构横向联结系;(3)L/6处增设钢结构横向联结系;(4)L/4处增设混凝土横隔板。通过计算4种模型下主梁跨中挠度比求得跨中横向分布,并对4种模型的横向分布系数进行了对比分析,计算结果表明:增设钢结构横向联结系或混凝土横隔板对改善上部主梁受力的作用很小。此外,探讨了加固改造前后不同行车道宽度对上部结构整体受力性能的影响。