高架地铁列车环境振动传播规律的数值模拟

为研究地铁诱发的环境振动在周围土体和邻近建筑物内的传播规律,建立了31自由度地铁车辆模型以及桥梁-土体-建筑三维有限元模型,并进行了数值研究.首先,通过三角级数法获得可靠的轨道不平顺谱,建立车辆-轨道动力学模型,得到车辆随机振动荷载时程谱;然后,将荷载时程谱加载到桥梁-土体-建筑三维有限元模型上,计算得到周围土体和临近建筑内关键点位的振动幅值,并对计算结果进行频谱分析,获得各点的振动功率谱函数.研究结果表明:地铁环境振动在地面上的传播存在明显的方向性,竖向振动占主导地位;高层建筑12层以上部分需重点考虑水平面上的振动;传播过程中10 Hz以上的高频振动衰减较快,距轨道中心30 m以外的环境振动以低频振动为主.     

地铁引起地面振动信号的谱分析

应用正交Hilbert—Huang变换,对地铁引起的地面振动信号进行频谱分析．首先,利用正交的经验模式分解方法,得到地铁引起地面振动信号的相互间完全正交的固有模式分量,对各阶固有模式分量进行Hilbert谱分析,进而得到Hilbert边际谱．然后,通过对地面振动信号的Hilbert边际谱进行分析,获得其频谱特性．将地铁引起地面振动信号的Hilbert边际谱和Fourier谱进行比较,指出两种谱分析方法分析地铁引起地面振动信号频谱特性的差异．最后根据Hilbert变换的线性性质,得到消除背景振动、纯粹由地铁运行引起地面振动的频谱特性．     

混凝土连续墙隔振后建筑结构的地铁振动实测与分析

在一地铁沿线某建有地下连续墙的建筑物的地面及地下室对地铁运行引起的振动进行现场实测,通过所采集到的数据分析了相关测点之间的振动加速度的峰值衰减率、Fourier谱、Hilbert边际谱及振级等的变化,分别讨论了地下连续墙的隔振效果和经过隔振后的振动在墙后地下室各层的衰减情况.结果表明:连续墙对水平方向的振动有较为明显的隔振效果,对垂向未起到隔振作用;随着建筑进入地下深度的增加,地下室水平向的振动衰减程度增大;每一层地下室的垂向振动衰减很明显;地下室3个方向上的振级随着中心频率的增大而增大,随着建筑进入地下深度的增加其水平振级的衰减程度增大.     

轨道交通诱发地面振动实测研究分析

通过对地铁线路某区间段的地面振动进行现场实测。对比不同距离处地面振动的加速度时程曲线,运用快速傅里叶变换研究分析振动沿地面衰减规律．所得结论可为地面建筑减振隔振及城市道路的规划设计提供参考依据。     

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.     

振动激励下地铁沿线建筑物振动测试与数值分析

对广州地铁三号线沿线临近建筑物的振动响应进行了实测,并结合数值计算研究了地铁振动在建筑结构内的传播规律.研究结果表明:在框架结构中,随着建筑物高度的增加,振动峰值逐渐减小;地铁振动在建筑物内引起的振动时程的频率集中在30~80 Hz频段内,以30~50Hz频段为主;结构内部构件柱的振动衰减要比周边构件更加显著,柱上的梁越多,能量的损耗就越大;地铁振动引起的加速度值有可能对建筑物中使用人群的舒适度造成影响.     

基于磁流变技术的地铁轨道垂向振动研究与ANSYS仿真分析

针对刚度和阻尼可以调整的磁流变隔振器在地铁轨道的垂向隔振性能进行了研究?分析了如何调整磁流变隔振器的刚度和阻尼实现优化地铁浮置板轨道减震?隔振效果?在ANSYS里建立地铁列车水平运动的垂向振动等效模型进行力学分析?通过调节刚度和阻尼观察地铁轨道等效模型的减震?隔振效果的变化,得到提高轨道的减震?隔振性能刚度和阻尼的优化范围,从而实现比传统被动隔振器更理想的振动特性?     

某飞机火箭控制盒隔振设计与试验

针对某飞机火箭控制盒过振动问题,设计了一套专用的隔振装置。首先通过隔振理论计算了6组不同固有频率和放大倍数的隔振性能,综合考虑隔振性能和耐久性寿命要求选定隔振参数,并计算隔振器的刚度和阻尼;然后针对隔振装置的核心元件,设计了4种不同硬度胶体配方并分别试制了4只试样;基于电子万能材料试验机,对试样进行了刚度和迟滞回线测试,获得胶体刚度和阻尼随硬度变化规律,再根据理论分析所需隔振器参数,拟合得到所需胶体的硬度,并用样件验证;最后基于电磁振动台,设计了一套隔振系统,进行振动功能和振动耐久性寿命考核。试验结果表明:所设计隔振装置的性能可以满足该火箭控制盒的隔振设计要求。     

新型三维多功能隔振支座设计及其隔振分析

为了减小地铁运行引起的建筑振动、避免地震对结构的破坏作用,开发了一种新型三维多功能隔振支座(3D-MIB).首先,介绍了3D-MIB的结构构造与工作机理,提出其设计方法;其次,利用SAP2000软件建立了非隔振结构及设置有3D-MIB隔振结构的有限元模型;然后,对模型进行模态分析以及地铁和地震振动作用下的非线性动力时程分析,并采用加速度隔振率对3D-MIB的隔振效果进行评价.研究结果表明,3D-MIB延长了结构水平和竖直方向的自振周期,对结构的振型影响较大.与非隔振结构相比,3D-MIB降低了地铁振动下隔振结构各层的水平和竖向加速度峰值,水平和竖向加速度隔震率为50%~70%;3D-MIB降低了罕遇地震作用下隔振结构的水平地震作用,除第1层和第2层外,其他各层的水平加速度隔震率均超过30%;3D-MIB放大了罕遇地震作用下隔振结构各层的竖向加速度响应,结构各层竖向加速度峰值的放大系数为2~5.     

振动压路机对建筑物的振动影响及控制对策

为了治理振动压路机施工时对建筑物的振动影响，对采取隔振措施前、后振动压路机诱发的振动进行了测试，对试验数据进行了回归分析，并对隔振前、后的地面振动数据进行了对比研究。结果表明：地面振动波传播衰减规律符合负幂指数函数形式，隔振沟隔振效果明显，最小安全施工距离隔振前为12m，开挖隔振沟后为7m。     

利用有限元动力响应分析预测复杂零件的机械振动

为了阐述有限元动力响应分析在预测复杂零件机械振动方面的应用，以内燃机机体为例，建立了内燃机机体的有限元动力学分析模型，利用有限元分析软件ANSYS对机体进行了动力响应分析，得到了机体随时间变化的应力分布和机体各节点位移时间响应历程。最后对机体的振动响应进行了频域分析，丰富了有限元动力学分析在机械振动领域中的应用。     

框架填充墙结构的静动力学特性

 利用MIDAS/Gen 有限元分析软件,对框架填充墙结构的静动力学特性进行研究。由模态分析得结构基频为0.9252 Hz,高阶振型的模态参与系数远小于低阶模态参与系数,即低阶振型对于振动起控制作用;以反应谱的两个频率段为根据来选取时程波,时程分析结果大于反应谱分析结果的80%。通过对本模型的反应谱分析和时程分析得到了关于框架填充墙结构动力特性,并指出了结构薄弱部位,对同类结构的设计与分析有指导意义。     

双层流体浮筏的隔振特性研究

基于反共振原理,提出了能隔离包含2个频率成分振动的双层流体浮筏隔振装置,在小振幅假设下建立了双层流体浮筏系统的数学模型.分析系统的隔振机理,给出了力传递率的表达式.分析表明,双层流体浮筏具有2个反共振频率且可通过改变液位高度实现调节.将双层流体浮筏与质量和等效刚度相同的单层流体浮筏和传统质量-弹簧隔振系统进行比较,结果表明,双层流体浮筏在传统质量-弹簧系统没有隔振效果的低频段具有良好的隔振效果.当双层流体浮筏2个反共振频率一致时,其具有比单层流体浮筏更好的反共振隔振效果.     

一种含放大机构隔振器的动力学特性研究

利用四端铰接杆,提出一种含放大机构的新型隔振器.采用谐波平衡法获得隔振系统动态响应的解析表达式,并分别给出隔振系统的幅频响应、相频响应、绝对位移传递率、等效刚度系数和等效阻尼系数.理论计算结果与常规线性隔振器进行对比,并开展了验证试验.分析并给出系统参数对含放大机构隔振系统动态性能的影响规律.结果表明:与常规线性隔振器相比,在时域范围多频激励条件下含放大机构隔振系统惯性质量的绝对位移传递率幅值得到明显衰减;同样,在频域范围惯性质量的绝对位移传递率幅值也得到显著衰减,且谐振频率略微向高频移动;隔振系统设计参数对隔振性能均有较大影响,通过灵活调整隔振系统各设计参数可以实现不同的隔振目标.      

光纤陀螺捷联惯导隔冲系统设计

 针对环境冲击、振动会对光纤陀螺捷联惯导系统结构及测量精度造成不良影响,进行了隔冲系统的设计与分析。利用改进的递归数字滤波算法和统计估计技术,根据冲击环境下测量得到的加速度时程,计算了冲击响应谱图,用于指导隔冲系统参数设计。为验证设计结果,利用冲击响应谱合成技术得到模拟实际冲击环境的加速度时程;在有限元软件ABAQUS中,以该加速度时程为基础运动激励进行瞬态动力学分析。根据分析结果,设计的隔冲系统可以使捷联惯导系统承受的冲击作用降低到所能承受范围内,表明所设计的隔冲系统在动力学特性角度可满足使用要求。     

涡桨发动机安装系统动力学设计方法研究

针对涡桨发动机安装问题,提出一种动力学设计方法,实现了发动机隔振器的刚度优选。首先,推导了考虑耦合前后的振动传递率及发动机低频位移的计算公式。然后,利用提出的方法优选了一组五点安装隔振器的刚度并进行评估计算。结果表明：发动机安装系统满足主要激励频率的隔振要求,侧向和垂向获得了独立振动,其他方向的振动解耦率达93%以上,振动传递率计算中应特别考虑耦合对较小激励方向的影响。     

海洋平台冰振控制试验研究

为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性,针对JZ20-2导管架式海洋平台结构,提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案,采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究.试验结果表明:磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度,保证了平台结构的安全度和舒适度,并且能有效降低隔振层位移,满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.     

汽车变速器齿轮传动系统动态特性研究及优化

针对汽车在运行过程中汽车变速器的振动问题,以汽车变速器三挡为研究对象,通过MASTA软件对其进行载荷谱分析,再以提高齿轮的承载能力和尺寸的比值为目标,对三挡啮合齿轮进行优化设计,得到新的模数与螺旋角.综合考虑动态啮合刚度、齿侧间隙、轴承游隙、传递误差的影响建立斜齿轮弯扭耦合的6自由度非线性动力学模型并对传动系统的振动特性进行分析.根据优化前后的振动特性对比,提出了将振动时域信号转化为频域信号进行对比的方法,使得结果更加直观.通过快速傅里叶变换将振动时域信号转化为频域信号.结果表明,优化后齿轮的振动特性有明显的改善,尤其是z向振动减小达到1/4左右.本研究为汽车变速器的振动特性优化提供一定的理论依据.     

屈曲板型高静低动隔振器

针对船舶动力设备低频振动特点,设计一种结构简单新颖,具有准零刚度特性的屈曲板型高静低动隔振器,并加工研制出原理样机。搭建试验平台,对隔振器进行静力加载试验和振动传递率试验,对其准零刚度特性和隔振效果进行试验验证,对比分析高静低动隔振器和传统线性隔振器的隔振性能。试验结果表明,屈曲板型高静低动隔振器具有准零刚度特性,能有效降低共振频率,具有良好的低频隔振性能和较大的隔振区间,且隔振效果优于线性隔振器。