千米级以上超大跨径桥上无缝线路梁轨相互作用分析及应用

千米级以上超大跨径桥梁已逐步应用于高速铁路建设,但桥上无缝线路更加复杂的梁轨相互作用给安全运营带来了新的挑战.温度作用下千米级以上超大跨径桥梁空间变形大,可能对其上无缝线路造成影响.常规分析模型无法充分体现温度对千米级以上超大跨径桥上无缝线路的影响.因此,以超大跨径公铁两用悬索桥为例,建立无缝线路-超大跨径桥梁空间耦合模型,不考虑风、车荷载的影响,分析温度作用下桥梁空间变形引起的梁轨相互作用变化规律.研究结果表明:由温度引起的钢轨纵向力除传统的基本温度力、伸缩附加力外,还包括温度作用下桥梁挠曲引起梁轨相对位移而产生的新附加力—"温度挠曲力".该力导致了梁轨相对位移及钢轨纵向力均发生了不同于普通桥上无缝线路的变化.在超大跨径桥上无缝线路中不存在传统意义上的"固定区",为此提出了有关"实际锁定轨温"测试与应用的新方法.可为千米级以上超大跨径桥上无缝线路的设计、建造及养护维修提供参考.     

铁路无缝线路流变特性初探

从流变理论角度分析了铁路无缝线路道床阻力和位移、钢轨温度力分布、伸缩区内的钢轨伸缩量及轨道横向不平顺的变化情况，对无缝线路养护维修提出了指导性建议。     

流变理论在无缝线路中的应用

根据所建立的流变理论模型对无缝线路的纵向钢轨温度力的分布、伸缩区内的钢轨伸缩量及轨道横向不平顺的变化等情况,从流变的角度进行了探讨,为进一步进行无缝线路流变理论的研究打下良好的基础．     

无缝线路锁定温度测定仪的研制

锁定温度测定仪的研制工作是铁道部的一项科研任务,由我校与北京局共同承担。锁定温度的测定,实质上是测定钢轨没有温度应力时的温度。但无缝线路在温度应力作用下,由于道床和钢轨扣件的作用,不产生宏观变形(伸缩)。因此无法使用力学上常用的通过测变形的手段来测定温度应力。根据我们所查阅的国外资料来看,无缝线路的温度应力测试问题,基本上还没有解决。     

60kg/m钢轨12号固定辙叉无缝道岔铺设的理论计算分析

利用当量阻力计算理论,分析计算了目前使用的60 kg/m钢轨、12号固定辙叉无缝道岔在不同铺设条件下的里轨伸缩位移、基本轨附加温度力、尖轨尖端位移、限位器螺栓剪力等,为该类型提速道岔在跨区间无缝线路的铺设和养护维修提供一些理论依据.     

千米级主跨斜拉桥无缝线路受力与变形特性研究

与普通简支梁桥和连续梁桥相比,千米级主跨斜拉桥上的无缝线路受力与变形更为复杂.在充分考虑梁轨间的相互作用原理基础上,建立了无缝线路-梁-索-塔-墩空间耦合有限元模型,分析了千米级主跨斜拉桥上无缝线路的受力与变形特性.结果表明:千米级主跨斜拉桥温度跨度大,梁体温度变化会导致产生较大的伸缩附加力;主塔与斜拉索温度变化对于伸缩附加力影响不大;相比于铁路荷载单独作用,公铁荷载共同作用会使桥上无缝线路挠曲附加力大幅增加,其引起的轨道不平顺值满足规范要求;桥上铺设常阻力或小阻力扣件时,钢轨强度和稳定性不能满足规范要求,需在主梁两端铺设钢轨伸缩调节器;由桥梁温度变化及制动荷载引起的伸缩总量近700mm,考虑其他不利因素的影响,建议选用±900mm及以上伸缩调节器结构.     

青藏铁路风火山隧道气温轨温试验及无缝线路设计

研发了适合青藏高原恶劣气候环境的气温轨温自动采集存储系统.首次对青藏铁路风火山隧道内外的气温和轨温进行了为期1年的连续测试,获得了其变化特点.在此基础上,进行了风火山隧道无缝线路锁定轨温设计.利用有限单元法建立了无缝线路轨道结构的有限元模型,分析了风火山隧道无缝线路采用长钢轨贯穿隧道布置方式的可行性,计算了轨温过渡区的钢轨温度力梯度和最大钢轨伸缩位移.计算结果表明:当轨温过渡区长度为30-50m时,风火山隧道无缝线路可采用该种轨条布置方式,但需要布置一定数量的防爬设备.     

桥上无缝线路钢轨纵向附加力研究

应用桥梁、钢轨相互作用原理及计算模型 ,分析并计算了铁路简支梁桥上有碴轨道铺设无缝线路时钢轨纵向附加力的作用机理及分布规律     

浅谈无缝线路

伴随着铁路的发展,普通钢轨线路的弊端变得越来越明显,由于钢轨之间的轨缝的存在,铁路提速、保养、旅客舒适度等方面都面临着不小的考验。在此背景下,无缝线路应运而生。无缝线路需要克服温度应力等因素带来的危害,所以无缝线路并不是简单的把所有钢轨简单的焊接在一起。在克服这些困难后无缝线路体现了其无可比拟的优势,大大减少了钢轨街头的数目,提高轨道强度与稳定性,加速实现轨道现代化。     

用有限元法分析无缝道岔组合效应

为建立能反映无缝道岔组合实际受力情况的计算、分析模型,基于有限单元法,建立了多组无缝道岔相联结时钢轨纵向力及位移的计算模型,编制了计算软件,并以12号固定辙叉无缝道岔为例,分析了不同联接形式无缝道岔对钢轨附加力及位移的影响.研究结果表明:道岔不同联结形式对钢轨的受力及变形有明显的影响,其组合效应不容忽视,特别是钢轨的位移受组合效应影响很大;随着组合道岔组合数的增加,钢轨附加力及钢轨位移的组合效应也随之增加,但增加幅值逐渐减少.     

基于完善双线性迟滞模型的干摩擦阻尼系统动力学分析

针对接触正压力较大时干摩擦力主要表现出刚度特性的情况,结合已有文献的实验研究结论,对双线性迟滞模型进行完善。通过龙格库塔方法计算干摩擦阻尼系统的动力响应,结合傅里叶变换、庞加莱图及相图分析系统的非线性动力学特性。仿真结果表明,在干摩擦接触不脱离的情况下,系统没有出现分叉与混沌现象,稳态响应与摩擦力没有出现次谐波响应且高次谐波分量很小,证明了基于一次谐波平衡的等效线性化方法求解接触不脱离的干摩擦阻尼系统是较为精确的;得到了接触刚度、外激励幅值、正压力对干摩擦阻尼系统减振效果影响的规律,与相关实验结果基本相符。相关结论可为工程中干摩擦阻尼器的设计提供参考。     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验研究

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型,并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率;采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究,选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明：第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近,第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应,这说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

Study on the Elasticity-Plasticity-Stickiness of the Railway Crushed Stone Ballast

This paper is mainly aimed at the mechanics characteristic elas of ticity-plasticitystickiness existed in the CWR (continuously welded rails) track plane of the railway crushed stone ballast. As an important mechanics parameter of the CWR track plane, the ballast resistance is mainly influenced by this mechanics characteristic. Through the systematic experimental research and the theoretical analysis, this mechanics characteristic of the ballast resistance is revealed and a reasonable theoretical model is built for it. This study set a sound foundation for further studying the CWR track deformation property. It will be beneficial to the development of high-speed railway in China.     

非对称楔横轧轴向平衡与轴向窜动机理研究

为轧制出合格的非对称轴类件产品,需要阐明非对称轧制轧件轴向力调整平衡机理和轧件轴向窜动机理.作者建立了非对称楔横轧的有限元模型,分析了非对称轧制与对称轧制两种工艺下轧件所受的轴向力,发现非对称轧制时轴向力能自调整;比较分析跟踪点的轴向位移,得到了非对称轧制弱侧瞬时展宽量增大、强侧瞬时展宽量减小的结论,该结论在实验中得到了验证;将非对称轧制分为稳态轧制和非稳态轧制过程,分析了非稳态轧制轴向力调整平衡的过程和稳态轧制时轧件窜动的原因.     

机构振动力优化平衡的一种新方法——谐波分量双幅值法及均方根值综合优化平衡法

分析了激振力引起系统的激振和响应之间的关系,指出了振动力谐波分量均方根(RMS)值法和传统均方根值法进行机构优化平衡时的主要区别,提出了用振动力谐波分量的双幅值B_(max)和RMS值加权和为目标函数的优化方法.用此法进行机构的优化平衡比用传统的RMS值法更能有效地减小系统的振动响应.     

大型离心压缩机闭式叶轮动力特性分析

通过模态分析与尾流激振响应分析,研究了离心压缩机闭式叶轮的动力特性与共振条件.针对尾流激振问题,基于气动计算建立激振力简化模型,提出了考虑激振力相位差的谐响应分析方法,计算出尾流激振产生的动应力水平与动力放大系数;基于IIW焊接疲劳标准计算了叶轮的结构热点应力.数值分析结果表明,在一定转速下,尾流激振产生的应力范围超过截止极限的50%,验证了三重点共振条件有效性的同时,指出了其局限性.     

基于微动滑移模型的叶片阻尼结构参数研究

基于单边微动滑移的干摩擦阻尼模型，采用Timoshenko梁单元模化叶片，建立了带干摩擦阻尼结构叶片的动力学方程．针对该微分方程的非线性特点，采用一阶谐波平衡法，进行了动力响应的计算分析．研究了阻尼器的正压力、位置、截面拉伸刚度，以及激振力的位置和大小等阻尼结构参数对叶片系统响应的影响．研究结果表明：阻尼器的正压力和截面拉伸刚度存在一个最优值，使系统响应最小；阻尼器的位置对共振频率有较大的影响；激振力的大小和位置同样影响系统的动力特性．研究结果为叶片的最佳阻尼结构设计提供理论依据．     

盾构机刀盘驱动多级行星轮系的动力学特性

为揭示盾构机刀盘驱动多级行星轮系的动力学特性,考虑到各级之间由于初始啮合位置的不同使啮合刚度和啮合误差均产生相位差,以及各构件支承刚度、时变啮合刚度、啮合误差等影响因素,建立了盾构机刀盘驱动多级行星轮系纯扭转动力学模型并进行了动力学特性分析。固有特性分析表明,多级行星传动系统较单级传动系统呈现出独特多样的振动模态;通过动态响应分析,获得了各级传动动态啮合力的时域及频域响应。结果表明,中、高速级传动的激振力频率较系统的固有频率相近,易引起系统的谐振,应在设计中特别注意。并求得各级传动的动载系数,为该行星轮系的动态优化设计奠定了基础。     

波流联合作用下弹性支承梁动力特性分析

为分析铰接塔平台的动力特性,建立了部分水下带有集中质量块的等截面弹性支承梁运动模型。用耦合弹簧刚度矩阵模拟铰接头处桩基础与土层之间的相互作用,考虑波浪和海流对梁的Morison力作用及由集中质量块引起的轴向力作用,建立了弹性支承等截面梁横向强迫振动的运动控制模型。采用Runge-Kutta数值方法分别研究了耦合弹性支承和独立弹性支承条件下梁的动力响应。研究表明,波流联合作用下,弹性支承等截面梁的有阻尼固有频率并未发生变化,系统同样将发生超谐共振;海流对不同弹性支承结构的主共振响应影响是不同的。可为海洋工程中铰接塔平台的动力特性分析提供参考。