城市轨道交通钢弹簧浮置板轨道支承刚度失效识别方法：一项中国的案例研究（英文）

目的：在列车往复动力作用和复杂环境因素耦合作用下,常出现诸如钢弹簧隔振器断裂、基底不均匀沉降诱发吊空等隔振器支承刚度失效的问题。本文提出一种钢弹簧浮置板轨道支承刚度失效的方法,能及时识别失效数量、失效程度、失效位置,以避免刚度失效引起的轨道结构劣化和行车安全威胁。创新点：1.分析隔振器支承刚度失效对浮置板轨道系统各动力指标的影响,并构建一套浮置板轨道钢弹簧失效识别方法;2.结合具有噪声的基于密度的聚类方法（DBSCAN）算法和统计分析构建一套浮置板轨道支承刚度智能监测系统,并应用于中国南部某线路。方法：1.通过动力响应敏感性分析,得出浮置板自振频率、动位移、转角对支承刚度失效的敏感性较高（图5和6）;2.通过分析多种刚度失效的情况,得出敏感性指标和支承刚度失效的关系（表3和4,图8）;3.基于上述成果,构建智能监测系统并应用到现场,验证方法的有效性（图13和15）。结论：1.动力学模型的敏感性分析表明,列车荷载下的浮置板一阶垂向自振频率、最大垂向动位移、转角有效值易受刚度失效影响。2.浮置板的一阶垂向频率主要跟失效数量有关;浮置板最大垂向动位移与失效高度具有较好的线性关系;浮置板转角之...     

橡胶浮置板轨道对城市高架箱梁减振特性数值分析

为了研究橡胶浮置板轨道对城市高架箱梁结构的减振特性,建立了高架橡胶浮置板轨道结构三雏有限元模型,分析了当减振器刚度和轨道板长度变化对高架桥系统动力响应影响。研究结果表明。减振器刚度的改变对浮置板前10阶振动频率分布影响较大,对累积质量分数分布特性几乎没有影响,相同阶数条件下浮置板的振动主频随减振器刚度减小而减小;列车通过时浮置板轨道以增大自身的振动来达到减小对桥梁结构振动能量输入的目的,在减振频率范围内,浮置板的减振效果随减振器刚度增大而减小,随浮置板长度的减小而减小。     

超屏障在工程结构纵波抑制中的应用:带隙特性及优化机理（英文）

目的:提出一种基于局域共振带隙机理的超屏障,并将其应用于地铁浮置板轨道结构中。在保留现有浮置板轨道隔振效果的同时,进一步抑制低频带隙频率范围内纵波从道床板往基底的传播。创新点:1.探究超屏障导波模态,获取其带隙频率范围,建立带隙边界频率的简化模型;2.建立三维半轨道模型,分析新型浮置板轨道结构的整体减振效果;3.提出一种基于现场测试结果的超屏障带隙频率范围优化机理。方法:1.采用有限元法,筛选沿轴向传播的纵波模态,推导带隙边界频率计算公式;2.通过计算传递谱,研究超屏障结构的纵波抑制效果;3.建立三维半轨道模型,计算力传递率,并研究采用超屏障的浮置板轨道结构的整体减振效果;4.基于带隙边界频率计算公式,采用多目标遗传算法,得到超屏障关键参数的Pareto最优解集,并依据现场测试结果选取关键参数最优解。结论:1.所保留的现有浮置板轨道隔振效果、超屏障的纵波抑制效果以及带隙频率范围的可控性均有助于提高新型浮置板轨道的整体减振效果。2.超屏障可提供与现有浮置板轨道隔振器相近的静垂向刚度,且该静垂向刚度与第一带隙频率范围是相互独立的。3.简化模型及边界频率计算公式可用于获取具有更低起始频率且更宽频率范围的带隙;结合多目标遗传算法及现场测试结果,选取了第一带隙为50～113 Hz的最优解。     

钢弹簧地铁浮置隔振装置的力学模型分析

对地铁浮置隔振装置建立了力学模型,并利用有限元分析软件对模型进行了力学分析,证实了浮置板轨道结构良好的隔振性,从而得出了浮置隔振装置在轨道上的最佳分布方案。     

帘线参数对单囊空气弹簧垂向刚度的影响研究

针对不同帘线参数对单曲囊式空气弹簧垂向刚度特性的影响,采用模拟仿真软件分别研究了帘线层数、帘线角度、帘线间距、帘线半径对橡胶空气弹簧垂向刚度的影响,在此基础上通过与疲劳试验结果进行对比。结果表明：通过仿真分析空气弹簧的应力主要集中在盖板与弹簧的接口弯曲处,且应力大小随着帘线角度与帘线间距的增加而减小,与试验结果损伤区域基本一致。但疲劳试验空气弹簧囊体的寿命会随着帘线角度的增大而有所增加,因此在设计空气弹簧时要综合考虑两者的影响,对空气弹簧今后的设计与应用具有指导意义。     

带隙可调的超结构梁：数值和实验研究（英文）

目的:1.研究晶格常数、预应力和弹簧刚度对超结构梁带隙的影响,优化结构并形成伪禁带或低频且宽的禁带;2.通过实验验证伪禁带的存在性、排列对带隙的影响以及缺陷对带隙的影响等。创新点:1.通过预应力调节超结构梁的带隙特征,并可以形成伪禁带;2.通过排列不同弹簧振子构成宽频禁带和宽频伪禁带。方法:1.通过有限元软件模拟预应力、弹簧刚度和晶格常数等参数对该超结构梁带隙的影响情况;2.设计合适的参数并进行结构优化,使得该结构的带隙宽,频率低,且易于实验实现;3.在实验中通过替换弹簧、改变弹簧间距和施加轴向拉力分别研究弹簧刚度、晶格常数和预应力的影响,并通过移除部分弹簧和同时布置不同弹簧的方式研究缺陷和排列对带隙的影响。结论:1.该结构存在一条局域共振禁带和多条布拉格散射禁带;通过调节预应力、弹簧刚度和晶格常数等可以有效地控制带隙特征。2.在特定条件下可以形成宽频伪禁带;通过排列不同弹簧振子可以达到拓宽禁带、形成宽频伪禁带的效果。3.缺陷对布拉格散射禁带的影响较大,对局域共振禁带的影响较小。     

不等长支柱中负荷差异的极小化

对于有沉重负荷的上层地板或平板的支柱,多数具有相同的长度、横截面和结构特性。但是,有时某些支柱由于长度、截面积和面惯矩的差异而具有不同的结构特性。在这种情况下,确定板上载重的位置于某一侧,就可以把支柱上载重的差异减至最小。 这个问题如果采用能量原理,很易解决,它比采用复杂的FEA法解决得更快。为了推导这个方程,可取四条不等长的支柱,支承一刚性平板,另附加一重量。例如设一个机械零件于板的某一位置上,以便把支柱承重差异减至最小。这个理想化的结构,可用具有刚度为K_1至K_4的弹簧作为支柱昼出。以板的中心为原点组成x—y—z坐标系,极长为2a,宽为2b,附加的重量P_1置于板面(x_1,y_1)点上,板重P_2在板中心。板的变位轮廓如图中虚线所示。再者,板视为不变形的刚体。     

一种玻璃纤维增强树脂基复合材料板弹簧的设计

根据某汽车钢板弹簧相关参数和分析结果,用有限元软件ANSYS设计优化了一种玻璃纤维增强树脂基复合材料(GFRP,俗称玻璃钢)板弹簧来代替原钢板弹簧,并对其动态特性及结构应力分布进行有限元分析.结果证明,该复合材料板弹簧应力更低,固有频率更高,不计吊耳时弹簧重量减轻了约75%.     

全开缝式翅片管换热器结构参数优化

为了提高空调末端干式风机盘管的换热性能,对全开缝式翅片管换热器的横纵向间距、翅片厚度、翅片长度、翅片宽度和翅片间距等结构参数进行优化。通过采用正交试验的方法,利用CFD软件进行数值模拟分析,对换热器结构进行优化设计,进而得出最优结构参数,并对最优结构参数的翅片管换热器进行换热特性研究。结果表明,在合理选取的参数范围内,最优结构参数为横向间距135 mm,纵向间距22 mm,翅片厚度0.6 mm,翅片长度90 mm,翅片宽度65 mm,翅片厚度2mm,其换热系数为28.730 W/(m~2·K)。由云图可以看出,管壁背面处存在滞留区,且导致此处的换热现象不明显。在空气流通截面较窄处,气流速度最高可达到5 m/s。     

钢框架-冷弯薄壁型钢组合墙体结构抗震性能有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对纯钢框架试件、冷弯薄壁型钢组合墙体试件、钢框架-冷弯薄壁型钢组合墙体试件、覆双面OSB板的钢框架-冷弯薄壁型钢组合墙体试件进行水平低周往复荷载作用下研究,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、抗侧刚度、延性和耗能等。结果表明,钢框架与冷弯薄壁型钢组合墙体有明显的组合效应;冷弯薄壁型钢组合墙体能明显增强钢框架结构的承载力、刚度、延性和耗能能力;覆双面OSB板钢框架-冷弯薄壁型钢组合墙体结构抗震性能较不覆板的钢框架-冷弯薄壁型钢组合墙体结构抗震性能好。