HWIB用于高速铁路引发低频振动的隔振分析

分析了实体波阻块(EWIB)和蜂窝状波阻块(HWIB)对高速铁路引发低频振动的隔振效果.首先建立了列车-桥墩-土体计算模型,将桥墩处的实测加速度转换为作用在土体表面的动力荷载;然后计算了空沟和地下连续墙的隔振效果,并与EWIB和HWIB的隔振效果进行了对比.结果表明:对于高速铁路运行产生的低频振动,EWIB可以使地表振级降低5～10dB,HWIB可使地表振级降低6～12dB;对于10Hz以内的低频振动,HWIB有更好的隔振效果,使振动幅值降低80%以上.     

高速列车受电弓气动噪声特性分析

以某高速列车受电弓为研究对象, 探讨其在350 km/h速度下的气动噪声特性。采用延迟脱体涡模拟(DDES)和声学有限元(FEM)相结合的方法, 分析带导流罩受电弓在升起和下降状态下, 近场和远场气动噪声空间分布规律和频谱特性, 研究流场计算时不同建模方式对诱发噪声幅值和指向性的影响以及壁板的反射和散射作用对噪声频谱特性的影响。结果表明: 1) 在本文选取的受电弓外形和开口方向下, 降弓和导流罩诱发噪声略大于升弓和导流罩诱发噪声; 2) 导流罩在低于300 Hz的低频区诱发噪声比例较大, 而受电弓在300 Hz后诱发噪声影响较大; 导流罩诱发噪声在升弓情形时所占比例相对较大; 3) 在指向性上, 导流罩诱发噪声在受电弓前部贡献较大, 受电弓诱发噪声在后部区域贡献较大; 在列车正上方区域, 弓体诱发噪声大于导流罩诱发噪声, 是主要的气动噪声源。     

地铁引发低频振动的隔振效果分析

分析了波阻块(WIB)对地铁荷载引发低频振动的隔振效果.首先建立了列车-隧道-地基的数值计算模型,将地铁移动荷载简化为沿隧道向前的移动荷载列,计算了埋设WIB前后场地地表的振动情况,然后对比分析了WIB的埋深和构造对隔振效果的影响,最后与地下连续墙和隔振沟的隔振效果进行了比较.结果表明,对于地铁运行产生的低频振动,WIB可以使地表振级降低5～12 dB,振动幅值降低60%以上,具有比其他隔振措施更好的隔振效果.     

自适应神经网络控制在ESA地面实验装置主隔振系统中的应用

将直接自适应神经网络技术应用于ESA地面实验装置主隔振系统,并进行了仿真试验研究。结果表明,将该技术应用于振动主动控制具有一定的可行性,在频率0．1Hz-50Hz范围内,控后隔振平台振动幅值衰减60．74％-99．17％。     

列车气动噪声源噪声贡献度研究

摘要：建立某型列车气动噪声计算模型,基于标准湍流模型和大涡模拟（LES）计算车外瞬态流场,用FW-H方程预测了列车远场气动噪声。分别计算了列车整体、车体、受电弓、转向架为噪声源时对外辐射噪声的总声压级和贡献度,并对不同噪声源产生的气动噪声频谱特性进行了分析。计算结果表明：受电弓滑板处具有最大的总声压级,其次在车头和头、尾车转向架处较大;车体和转向架对列车远场噪声贡献度较大,而受电弓对其附近区域噪声贡献度大于远场;车体和转向架噪声主频在400Hz～1250 Hz,而受电弓主频出现在500Hz,且低频噪声幅值很小。列车整体对远场的辐射噪声,与利用车体、受电弓和转向架为噪声源得到的远场噪声叠加相吻合,验证了计算的准确性,对噪声的计算研究有一定的参考价值。     

高速列车车内“声振”特性试验

为分析高速列车车内低频噪声主要来源,利用振动声辐射理论研究了车内声场特性与内饰板振动的关系.实验室半实物试验结果表明,内饰板振动和车内声场耦合响应特性在空气声和结构声传播过程中具有普遍适用性.应用该方法对某高速列车不同速度级、明线和隧道运行条件下的车内噪声特性进行分析.结果表明,列车运行速度越高,内饰板低频振动幅值增加越显著,这导致车内低频噪声的峰值更加突出.对于350km·h~(-1)速度工况,明线工况的低频噪声峰值主要来源于地板结构声辐射,而隧道环境下的噪声增加主要来源于侧墙和车顶结构的声辐射,并对各面板贡献度进行了定量化计算.最后,用工况噪声传递路径分析(OTPA)方法开展了噪声源贡献度定量化计算,结果表明,气动噪声所占比重最大,但振动激励的总和达60%,尤其是160Hz的峰值频率处,风机振动激励的贡献度最大.     

多物理场耦合激励下的高铁车内噪声分析

搭建了整备状态下的某高速列车动力车厢有限元模型,包括白车身、内饰件和牵引传动系统.提出了多物理场激励耦合作用下的高速列车车内结构辐射噪声分析方案,分别采用刚性多体动力学、边界元法和大涡模拟获取了二系悬挂力、轨道噪声和车体表面压力脉动,与车体模态耦合后得到车体结构的振动响应.完成了时速350,km/h下的列车搭载试验和车体结构响应计算,在地板上随机选取了一个振动测点,仿真与试验得到的振动速度级曲线趋势和幅值具有较高的一致性,验证了仿真模型与多物理场耦合激励的精度.最后采用耦合边界元分析了耦合激励下的车内结构辐射噪声.     

隔振环在振动筛噪声控制中的应用

提出了用隔振环来降低振动筛噪声的方法，以及隔振环刚度的确定原则和计算公式。分析了安装隔振环后，对振动筛固有频率影响不大，可保证工作频率是最高固有频率的两倍以上，可保证振幅不低于原振幅的98%，基本上不降低工作效率。研究了隔振动力传递与激励力的关系，表明隔振环能明显降低轴承产生的振动与噪声。试验表明：安装隔振环对振动筛降噪有明显的效果。     

高架桥段与路堤段CRH动车组运行引起的地面振动对比测试

现场测试沪宁城际中国高速铁路(CRH)动车组运行引起的高架桥段和路堤段的地面振动竖向速度,分析2种线路的地面振动特征及其传播的衰减规律.结果表明:CRH动车组运行引起的地面振动主频在80 Hz以下,属于低频振动;车厢数量对列车运行引起的地面振动强度影响小;对153~201 km/h列车的运行速度,车速的大小时地面振动幅值的影响不明显;随着测点离轨道距离的增加,高架桥段的地面振动主频降低、峰值地面速度衰减曲线较为平稳光滑,路堤段的地面振动主频几乎不变、峰值地面速度衰减曲线存在多个振动反弹区;高架桥段的地面振动强度高于路堤段的地面振动强度;路堤旁修建的排水沟对地面振动具有隔振作用.     

基于磁流变阻尼器的高速受电弓模糊半主动控制

弓网振动性能良好是列车高速运行的重要前提,为提升弓网振动性能,降低弓网噪声及磨损,研究了磁流变阻尼器(magneto-rheological damper, MRD)半主动控制受电弓机理。构建弓网MRD半主动控制动力学模型,设计模糊控制策略参数,使用SIMULINK软件建立MRD半主动弓网仿真系统,对被动控制和模糊半主动控制下的弓网振动特性进行仿真分析。研究表明:基于MRD的模糊半主动控制对改善弓网受流性能有良好效果,在350 km/h工况下,弓网接触压力波动幅度降低达20%,最大值减低达20%,最小值提升达80%;离线率降至0。由于MRD半主动控制消耗外界能源极少、控制过程鲁棒性高、控制效果优良,其必将成为高速工况下改善弓网作用关系的重要手段。     

浅析高速铁路的弓-网受流技术

影响电气化铁路列车运行速度的一项主要技术指标是弓-网间的受流质量,受流质量主要受列车在高速运行下的弓-网振动影响,振动过大则造成受电弓离线及受电弓损伤,或接触网断线,因而造成事故.因此,对弓网受流技术的研究是很必要的.     

铝合金地铁车内低频结构噪声特性预测

针对轨道不平顺引起地铁车辆车体壁板振动产生的车内低频结构噪声问题,建立了铝合金地铁车辆车体结构有限元模型、车内声场边界元模型和车辆轨道耦合模型,进行了动力学分析,得到轨道随机不平顺激励下,车体所受激励载荷并施加于车体结构的有限元模型,在ANSYS软件中进行了车体结构谐响应分析,得到车体振动响应.将得到的车体振动响应作为边界条件传递给车内声场边界元模型,在SYSNOISE软件中计算了频率0～200 Hz范围内车内不同位置的低频结构噪声分布特性.结果表明:车内最大声压级超过75 dB;车体结构特点以及激励载荷情况直接影响车内结构噪声特性;减少轮轨激励载荷或优化车体结构,均可降低车内结构噪声.     

高效率的MEMS陀螺管芯动态特性测试方法

陀螺管芯是微机电(MEMS)陀螺的核心器件,利用多频激励方法可以提高陀螺管芯的动态特性测试效率。该文基于静电激励-电容检测的原理进行线振动MEMS陀螺的动态特性测试,构造了线性初始相位差分布的等幅多频激励信号解决合成信号最大值限制的问题。用多频激励方法,完成频率分辨率为1Hz、谐振频率3 000Hz附近601个频率点的单个模态测试只需1.5s。多频激励和正弦扫频激励对比测试表明:两种方法测得幅、相频特性曲线几乎完全相同;谐振频率、幅值和相位的测试重复性相近;但多频方法测试精度略低于扫频激励。多频方法完全可满足大批量管芯装配前的筛选和配对测试的迫切需求。     

双质体振动系统的动力学参数设计方法

通过对双质体振动系统的理论分析,得到了振动系统对基础的力传递系数和工作质体的特征幅值与系统动力学参数之间的关系.提出了参振物料系数、临界频率比、临界频率比差和特征幅值增幅度的定义.通过数值分析,确定了满足力传递系数小于10%的参数设计空间.结果表明,隔振频率比越大,力传递系数越小,工作质体的特征幅值越大;当工作质体质量比大于0.57时,特征幅值不会随参振物料增加而增大;工作质体质量比越小,实现低传递系数、高特征幅值及增幅度的参数设计空间越大.最后提出了保证隔振效果、特征幅值及增幅度的动力学参数确定方法.     

高速列车受电弓气动噪声数值模拟

受电弓作为高速列车主要噪声源之一,是一个包含许多部件的复杂结构。为研究受电弓气动噪声的主要噪声源以及远场气动噪声特性,基于计算流体力学开源软件OpenFOAM,采用大涡模拟结合K-FWH方程的联合方法,探究受电弓在250 km/h、300 km/h和350 km/h等不同速度下运行时的流场及气动噪声特性。通过模拟受电弓在不同速度以及不同开口状态下的运动,得到受电弓的频谱特性以及噪声源分布规律。结果表明,高速列车受电弓引发的远场气动噪声主要是低频和中频噪声,并且噪声频谱具有明显的主频。而远场噪声指向性方面,受电弓产生气动噪声具有偶极子特性,噪声主要向尾流斜上方传播。受电弓不同开口方向,所诱发的噪声声压级并不相同,闭口状态诱发的声压级更大。研究结果能为日后降低高速列车受电弓气动噪声的研究以及工程降噪问题提供理论参考。     

胶辊式砻谷冲击隔离系统隔振技术分析与仿真

针对胶辊式砻谷振动噪声大的问题,进行了胶辊式砻谷冲击隔离系统隔振技术的研究。首先设计实验确定砻谷装置工作时产生的机械冲击激励为砻谷作业的主要激振源,然后通过理论求解计算出激励力的力幅,再根据胶辊砻谷的工作特性和减少振动传递的要求,提出了一种在胶辊内安装由隔冲器对压并联构成的冲击隔离系统,最后在ADAMS中对冲击隔离系统进行静态下的受压特性和扭转特性仿真分析,验证了冲击隔离系统工作的稳定性;对冲击隔离系统进行脉冲冲击下的动力学仿真分析,获得了胶辊在脉冲冲击下的位移曲线和胶辊安装轴盘受力曲线,将轴盘受力最大值与理论计算出的激励力幅比较,得到安装冲击隔离系统后激励力的传递率为49.5%,验证了在胶辊内安装由隔冲器对压并联构成的冲击隔离系统对减少振动的传递具有有益效果。     

改进bang-bang控制的磁流变阻尼钢弹簧浮置板轨道基频的减振效果

为了应用磁流变阻尼器解决钢弹簧浮置板轨道基频振动放大的问题,首先应用修正的Dahl模型表征磁流变阻尼器的非线性动力响应,其次建立磁流变阻尼器隔振钢弹簧浮置板轨道模型,并结合改进的bang-bang控制算法,仿真分析地铁车辆-轨道-磁流变阻尼器隔振钢弹簧浮置板轨道垂向耦合系统的动力响应特征。研究结果表明:1)磁流变阻尼器对钢轨和浮置板道床的最大位移基本无影响,但可有效减小列车到来和离开时刻钢轨和浮置板道床的振动位移;2)磁流变阻尼器能够显著降低钢弹簧浮置板轨道基频处支点反力幅值,但在中高频范围内幅值会被放大;3)运用改进bang-bang控制算法后,磁流变阻尼器不仅可有效减小基频处支点反力幅值,同时还可解决中高频范围内支点反力放大的问题;4)运用改进bang-bang控制算法后,磁流变阻尼器可减小浮置板轨道2.5 Hz以上范围内的垂向振动加速度振级。     

流固耦合对油底壳振-声特性的影响研究

对于复合钢板油底壳进行了自由模态、约束模态以及流固耦合下湿模态的计算与试验,较高的一致性表明耦合模型是合理的.模态对比结果说明当油底壳盛油后,模态振型出现了变化,且整体模态频率降低.使用最小二乘法拟合了盛油前后油底壳的瑞利阻尼比例系数.结果表明润滑油对于复合钢板油底壳的阻尼影响不大.采用多体动力学计算了耦合与非耦合油底壳的振动响应,在整体幅值和变化趋势上与试验值较接近.耦合模型的振动响应在整体上略低于非耦合模型,但500 Hz前的振动峰值更突出,尤其在330 Hz附近.耦合模型在峰值频率和趋势上与试验值吻合得更好.进一步通过边界元法计算了两种油底壳模型的辐射噪声,结果显示考虑耦合后油底壳辐射声功率在3 000 Hz内显著下降,仅在333 Hz处有较高的峰值.      

余弦形预制双曲梁非线性隔振器的隔振性能

设计了中点固结的余弦形预制双曲梁非线性隔振器,以用于船舶设备的主动与被动隔振.给出了余弦形预制双曲梁隔振器所受横向压力-位移关系解析表达式,分别建立了主动与被动隔振系统的非线性振动微分方程,利用谐波平衡法求得近似解析解,并与龙格-库塔法的数值解进行比较,给出了力传递率与位移传递率的表达式.同时,研究了在不同的非线性刚度系数、激励幅值、阻尼系数条件下,余弦形预制双曲梁隔振器的力传递率与位移传递率的变化规律.结果表明:谐波平衡法的解析解与龙格-库塔法的数值解基本吻合;所设计的非线性隔振器具有优良的低频隔振效果,其响应和隔振性能与激励幅值和阻尼有关.     

一种双层六棱结构橡胶隔振器的隔振性能

为了解决车辆油箱的振动及燃油晃动的问题,提出一种具有双层六棱结构的橡胶隔振器;采用橡胶超-黏弹性材料本构模型,建立橡胶隔振器的有限元模型,并利用ANSYS有限元仿真软件研究和分析该橡胶隔振器的隔振性能。结果表明:该橡胶隔振器具有较小的固有频率和共振放大率,理论上对振动的衰减能达到94.5%;将该橡胶隔振器安装在汽车油箱与车身连接处,可有效降低油箱内因燃油晃动产生静电的可能性,改善了汽车行驶时的安全性。